Idrogeno verde senza platino: il ruolo delle plastiche conduttive

Produrre idrogeno verde in modo efficiente e sostenibile è una delle principali sfide della transizione energetica globale. Un recente risultato scientifico ottenuto dalla Chalmers University of Technology  (Svezia) dimostra come le plastiche elettricamente conduttive possano sostituire materiali critici come il platino nella produzione di idrogeno solare, aprendo scenari tecnologici e industriali di grande interesse.

Lo studio mostra come sia possibile generare idrogeno utilizzando luce solare, acqua e nanoparticelle di polimeri coniugati, senza ricorrere a metalli rari, costosi e geopoliticamente sensibili.

Il limite del platino nella produzione di idrogeno verde

L’idrogeno è un vettore energetico strategico, impiegato per lo stoccaggio di energia rinnovabile, la mobilità a zero emissioni e la decarbonizzazione dei processi industriali. Tuttavia, la sua produzione sostenibile su larga scala è ancora frenata da alcuni colli di bottiglia tecnologici.

Uno dei principali è l’uso del platino come co-catalizzatore nei processi di fotocatalisi che combinano acqua e luce solare. Il platino è:

• una materia prima critica,
• disponibile in quantità limitate,
• estratta con forti impatti ambientali e sociali,
• concentrata in pochi Paesi produttori.

La sostituzione del platino è quindi una condizione essenziale per rendere l’idrogeno solare economicamente e ambientalmente sostenibile.

Plastiche conduttive e fotocatalisi: come funziona il nuovo sistema

La soluzione proposta dai ricercatori svedesi si basa sull’impiego di plastiche elettricamente conduttive, note anche come polimeri coniugati. Questi materiali plastici presentano proprietà semiconduttive analoghe a quelle del silicio e sono già utilizzati in diversi ambiti dell’elettronica organica.

Nel nuovo processo:

• le nanoparticelle di polimero vengono immerse in acqua,
• assorbono la luce solare,
• attivano la reazione di produzione di idrogeno,
• senza l’uso di platino.

Grazie a un avanzato design molecolare, i ricercatori hanno migliorato la compatibilità del polimero con l’ambiente acquoso, superando uno dei limiti storici di questi materiali.

Nanoplastiche funzionali: efficienza e prestazioni

Un elemento chiave del successo è la struttura delle nanoparticelle, caratterizzate da catene polimeriche più:

• idrofìliche,
• meno densamente impaccate,
• più reattive all’interazione con l’acqua.

Questo approccio consente di massimizzare l’efficienza del processo fotocatalitico. I risultati sperimentali mostrano che un solo grammo di plastica conduttiva è in grado di produrre circa 30 litri di idrogeno in un’ora, un valore altamente significativo in termini di potenziale industriale.

Nel reattore di laboratorio, le bolle di idrogeno sono visibili a occhio nudo, a conferma dell’elevata attività fotocatalitica del sistema.

Plastiche sostenibili anche nel processo produttivo

Un ulteriore aspetto rilevante riguarda la produzione dei polimeri. Un recente studio complementare condotto dallo stesso gruppo di ricerca dimostra che le plastiche conduttive possono essere sintetizzate senza l’impiego di sostanze chimiche pericolose, con un processo più semplice ed economicamente vantaggioso.

Questo rafforza il profilo di sostenibilità complessiva della tecnologia, non solo in fase di utilizzo, ma anche lungo la catena di produzione dei materiali plastici.

Verso l’idrogeno verde “puro”: il prossimo passo

Attualmente il sistema utilizza vitamina C come antiossidante sacrificabile, necessaria a mantenere elevate le rese di produzione in laboratorio. L’obiettivo a medio termine è eliminare anche questo additivo e arrivare a una scissione completa dell’acqua, utilizzando esclusivamente:

• luce solare,
• acqua,
• materiali plastici avanzati.

Secondo il professor Ergang Wang, la rimozione del platino rappresenta un passaggio cruciale verso una produzione di idrogeno realmente sostenibile, mentre la completa eliminazione degli additivi richiederà ancora alcuni anni di ricerca.

Il ruolo strategico delle plastiche nella transizione energetica

Questo studio conferma come le plastiche avanzate possano giocare un ruolo centrale nella transizione energetica. Lontane dall’immagine di materiali a basso valore, i polimeri funzionali si affermano come abilitatori tecnologici per:

• produzione di idrogeno verde,
• conversione e stoccaggio dell’energia,
• riduzione dell’uso di materie prime critiche.

In un contesto industriale sempre più orientato a efficienza, sostenibilità e sicurezza degli approvvigionamenti, le plastiche ad alte prestazioni si candidano a diventare componenti chiave dei futuri sistemi energetici a basse emissioni.