Cosa diavolo è l’energia?

Elettricità, carburanti, riscaldamento: l’energia. Anche i fisici ne parlano continuamente e la usano per decifrare i meccanismi dietro praticamente ogni processo. Eppure una buona definizione precisa non si trova: che diavolo è questa “energia”?

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La scienza del mantello per diventare invisibili

Qualcosa di simile al mantello dell’invisibilità di Harry Potter è probabilmente il metodo migliore per diventare invisibili nella realtà. Purtroppo non arriverà in tempo per i prossimi regali di Natale, ma gli scienziati stanno tentando (e in parte riuscendo) a capire come farne uno.

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La radiazione cosmica di fondo

I fisici cercavano le prove del Big Bang, ed intanto i due scienziati che le avevano trovate non se ne erano accorti e cercavano di liberarsene. La storia di una scoperta un po’ casuale che ha risolto un lungo dibattito sulla nascita dell’universo.

 

Il riscaldamento globale potrebbe spostare l’alba artica

La primavera si avvicina e l’artico sta uscendo pezzo per pezzo dalla sua lunga notte invernale. E con gli inverni sempre più miti la gente ha notato qualcosa di strano: il Sole inizia a spuntare il giorno sbagliato e nel punto sbagliato.

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Come funziona la vista a raggi X

Vedere attraverso oggetti opachi è notoriamente complicato. A meno di avere la “vista a raggi X” di Superman, o quegli “occhiali a raggi X” che per decenni hanno promesso ai ragazzini l’abilità di vedere attraverso i vestiti. Come funzionerebbe fisicamente? Si può avere la “vista a raggi X”?

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Come trovare una città Maya con la fisica

Migliaia di strutture Maya mai viste prima rivelano connessioni tra città, cinte murarie, profonde modifiche al paesaggio, e pure spazio ed organizzazione che fanno pensare a milioni di abitanti. E sono state trovate grazie alla fisica.

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Il tuono prima del lampo: la nuova scoperta con le onde gravitazionali

Dalla prima volta che abbiamo misurato le onde gravitazionali, molti le paragonano a “sentire” l’universo. In effetti, è un nuovo modo di percepirlo, che non ha bisogno della luce. Ma di sicuro sono un “suono” molto strano.

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Fibre ottiche al mare

La prossima volta che andate in piscina o al mare potete fare un esperimento che spiega le fibre ottiche. Guardando direttamente in su, si vede attraverso l’acqua. Guardando più di sbieco la superficie, c’è un punto dopo il quale diventa come uno specchio. Sembra una cavolata, ma apre una finestra su un sacco di fisica complicata.

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Come fingere di essere colorati

Questa farfalla non è blu. Continue reading

La foglia artificiale per l’energia a emissioni zero

L’anidride carbonica (CO2) è probabilmente il più famigerato nemico della nostra atmosfera. Siccome è un potente gas serra, contribuisce pesantemente al riscaldamento globale, l’acidificazione degli oceani e tutto quello che ne consegue. Quindi è comprensibile che gli scienziati abbiano provato diversi sistemi per ridurne la concentrazione, da seppellirla sotto terra a (con un successo sorprendente) trasformarla in roccia. L’unico modo per mantenere i livelli di CO2 sotto controllo in maniera continuativa, però, resta semplicemente produrne meno.

In uno studio pubblicato su Science, un gruppo di scienziati della University of Illinois di Chicago (UIC) e dell’Argonne National Laboratory hanno affrontato il problema con un sistema che, letteralmente, cresce sugli alberi. “Una foglia converte anidride carbonica in zuccheri usando l’energia del Sole”, dice Amin Salehi-Khojin, Assistente Professore al Laboratorio di Nanomateriali e Sistemi Energetici della UIC e autore senior dello studio. “Noi abbiamo costruito una foglia artificiale che usa la stessa energia del Sole per convertire CO2 in syngas—un misto di gas che si può facilmente trasformare in diesel o altri carburanti”. Il tutto senza bisogno di ulteriore energia dall’esterno.

Secondo Salehi-Khojin, le prospettive per le foglie artificiali sono esaltanti. Pensate di collegare un campo di pannelli solari con queste foglie artificiali ad una normale centrale termoelettrica, dice: “La centrale brucia carburante per trarne energia, liberando anidride carbonica. Le foglie la assorbono direttamente dallo scarico e la trasformano in carburante che la centrale può bruciare di nuovo”. Un ciclo del genere azzera le emissioni di CO2 della centrale, senza bisogno di sostituire tutti i macchinari esistenti.

Generare qualsiasi cosa dall’anidride carbonica, però, non è affatto facile perché il gas è famosamente poco reattivo. Durante la fotosintesi naturale, enzimi specializzati hanno il compito di facilitare le reazioni. La foglia artificiale, invece, usa piccolissimi fiocchi (sono larghi appena qualche centinaio di atomi) di un materiale a base di tungsteno. Economico ed efficace, questo materiale è la vera innovazione di questa foglia artificiale. La sua potenza è tale che la foglia immagazzina nel carburante l’equivalente del 5% dell’energia che riceve dal Sole, un risultato impensabile usando materiali normali e più costosi (come argento e platino), e che perfino le piante più efficienti raggiungono a malapena.

Secondo gli scienziati, poi, la foglia artificiale non sta nemmeno lavorando a pieno regime. Per raccogliere l’energia dalla luce, la foglia usa celle fotovoltaiche—lontane cugine di quelle delle calcolatrici, per capirci—che sono relativamente inefficienti. Se le celle raccogliessero meglio l’energia, dicono, ci sarebbero già ora risultati migliori, senza bisogno di ulteriori modifiche.

La ricerca sulle foglie artificiali traccia una strada per un futuro fatto di energie pulite di cui abbiamo disperatamente bisogno. E potrebbe non essere poi così lontano. Secondo Salehi-Khojin, infatti, i primi prototipi su scala industriale potrebbero arrivare in pochi anni. “Ma ci serve una stretta collaborazione con l’industria” dice. “La chimica funziona, dobbiamo solo realizzarlo su scale più grandi, e ottimizzare il progetto e il processo produttivo”.

 

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Foto copertina: CC0 Anthony Rossbach, via unsplash.com