by O. D. B. – 16 Giugno 2026
Per decenni, l’energia solare ha convissuto con una contraddizione apparentemente inevitabile.
Da una parte c’è una fonte energetica abbondante, pulita e praticamente inesauribile.
Dall’altra, un limite che conosciamo bene: il Sole non splende sempre, e anche quando lo fa la sua intensità cambia continuamente nel corso della giornata.
Gran parte delle tecnologie sviluppate per sfruttare questa risorsa devono quindi affrontare lo stesso problema: come trasformare un flusso di energia intermittente in qualcosa di stabile, utilizzabile e immagazzinabile.
La natura ha trovato una soluzione miliardi di anni fa: il principio della fotosintesi, uno dei processi biochimici più importanti del pianeta.
Le piante non accumulano elettricità. Utilizzano la luce del Sole per trasformare acqua e anidride carbonica in molecole energetiche che possono essere conservate e utilizzate successivamente.
Da anni, gli scienziati cercano di replicare artificialmente questo meccanismo. L’obiettivo è costruire sistemi capaci di convertire direttamente l’energia solare in combustibili chimici, creando una sorta di fotosintesi artificiale. Non semplicemente produrre elettricità, ma immagazzinare l’energia del Sole all’interno di sostanze utilizzabili quando necessario. Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università Metropolitana di Osaka ritiene di aver compiuto un passo significativo in questa direzione, eliminando uno degli elementi che finora rappresentavano un costo e una complessità aggiuntiva: la batteria.
Lo studio, pubblicato recentemente sulla rivista EES Solar, è stato guidato dal professore associato Yasuo Matsubara e dal professor Yutaka Amao del Centro di Ricerca per la Fotosintesi Artificiale dell’Università Metropolitana di Osaka, in collaborazione con Iida Group Holdings.
Il problema nascosto della fotosintesi artificiale
Apparentemente, il concetto sembra relativamente semplice. Un pannello fotovoltaico cattura la luce solare e produce elettricità. Questa elettricità alimenta un elettrolizzatore, cioè un dispositivo capace di trasformare acqua e anidride carbonica in combustibili chimici. Nel caso del sistema sviluppato a Osaka, il prodotto finale è l’acido formico, una molecola che può funzionare come vettore energetico e che viene considerata una possibile materia prima per future tecnologie energetiche sostenibili. La difficoltà nasce dal fatto che i pannelli solari non lavorano sempre nelle stesse condizioni.
Una nube che passa davanti al Sole, una variazione della temperatura o semplicemente il movimento apparente del Sole nel cielo modificano continuamente la quantità di energia disponibile. Per evitare sprechi, i sistemi moderni utilizzano normalmente una tecnologia chiamata Maximum Power Point Tracking (MPPT), letteralmente “inseguimento del punto di massima potenza”.
Si tratta di un sistema elettronico che monitora costantemente tensione e corrente, regolando il funzionamento dell’impianto per estrarre in ogni istante la massima quantità possibile di energia dal pannello fotovoltaico.
Funziona molto bene, ma presenta un inconveniente. Richiede componenti elettronici aggiuntivi e spesso batterie di supporto che stabilizzano il flusso energetico.
Ed è qui che emerge una sorta di paradosso tecnologico.
Come osservano gli stessi ricercatori, l’obiettivo è produrre combustibili solari a basso costo, ma per farlo si finisce per dipendere da un componente relativamente costoso come una batteria. In altre parole, un sistema progettato per immagazzinare energia sotto forma di combustibile continua ad avere bisogno di un secondo sistema di accumulo energetico.
Eliminare la ridondanza
L’idea del gruppo giapponese è nata proprio da questa apparente contraddizione. Invece di chiedersi come migliorare le batterie, i ricercatori si sono domandati se fosse possibile eliminarle del tutto.
Per farlo hanno ripensato il cuore stesso del sistema: l’elettrolizzatore.
La modifica più importante riguarda l’introduzione di uno speciale elettrolita allo stato solido, progettato per modificare automaticamente il proprio comportamento elettrico in risposta alle variazioni di temperatura.
Può sembrare un dettaglio tecnico, ma è qui che si nasconde la novità.
Quando la luce solare aumenta, aumenta anche la quantità di elettricità prodotta dal pannello. Normalmente sarebbe necessario un sistema elettronico che intervenga per gestire questa variazione. Nel nuovo dispositivo, invece, è l’elettrolizzatore stesso a reagire.
“Con l’aumentare della luce solare, l’elettrolizzatore si riscalda naturalmente. Il sistema è progettato in modo che questo riscaldamento provochi una diminuzione della resistenza elettrica, consentendo all’elettricità di fluire più liberamente”, ha spiegato Amao. “Questo fa sì che il sistema regoli automaticamente il proprio comportamento elettrico”.
In pratica, il dispositivo sfrutta le proprie caratteristiche fisiche per adattarsi automaticamente alle condizioni esterne. Una sorta di autoregolazione incorporata direttamente nella chimica del sistema.
Non servono sensori esterni che monitorino continuamente il funzionamento, né batterie che compensino le oscillazioni dell’energia disponibile.
Come aggiunge Amao, “Questo comportamento autoregolante contribuisce a mantenere più stabile la produzione di combustibile durante il giorno e automatizza il sistema, riducendo al contempo la dipendenza da batterie e costosi componenti esterni”.
Quando la chimica sostituisce l’elettronica
Concettualmente, la proposta è interessante perché sposta una funzione, tradizionalmente affidata all’elettronica, direttamente all’interno dei materiali.
Nel loro articolo, i ricercatori parlano infatti di un vero e proprio “MPPT chimico”.
L’idea è che il sistema non debba più essere controllato da un dispositivo separato. È la struttura stessa dell’elettrolizzatore a inseguire automaticamente il punto di massima potenza del pannello fotovoltaico.
Per verificare che il concetto funzionasse davvero, il gruppo ha costruito un prototipo completo e lo ha sottoposto a condizioni di illuminazione reale. I risultati hanno mostrato una produzione stabile di acido formico anche quando l’intensità della luce variava più volte nel corso della giornata.
Secondo i dati riportati nello studio, il sistema è riuscito a utilizzare circa l’85% dell’energia disponibile dal pannello fotovoltaico, raggiungendo un’efficienza energetica esterna sole-acido formico del 2%.
Numeri che, da soli, potrebbero sembrare modesti. Ma l’aspetto più rilevante non riguarda soltanto l’efficienza assoluta. Riguarda il fatto che il sistema ha ottenuto questi risultati senza utilizzare un tradizionale MPPT elettronico. In altre parole, senza il componente che normalmente viene considerato indispensabile.
Dall’Expo al laboratorio
Per gli autori, il progetto non è destinato a rimanere confinato sulla carta.
“Eravamo fiduciosi del successo dell’esperimento, dato che avevamo già presentato questa ricerca alla mostra ‘Joint Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University’ nell’ambito dell’Osaka Kansai Expo 2025”, ha dichiarato Matsubara.
Una dimostrazione…di sostanza.
“È riuscita a generare acido formico a sufficienza per alimentare un diorama in miniatura all’interno del padiglione, dimostrando il suo potenziale come efficiente sistema di fotosintesi artificiale che potrebbe essere utilizzato per ricaricare dispositivi nelle nostre case”.
Naturalmente siamo ancora lontani da un’applicazione domestica diffusa. Un diorama non è una casa e un prototipo di laboratorio non equivale a una tecnologia industriale.
Eppure, il lavoro del gruppo di Osaka potrebbe dare una soluzione reale ad un problema che accompagna molte tecnologie energetiche contemporanee: la tendenza ad accumulare livelli di complessità per compensare altre complessità.
Costruire macchine capaci di trasformare direttamente luce, acqua e anidride carbonica in combustibili utili, ogni elemento eliminato significa minori costi, minore manutenzione e maggiore semplicità operativa.
Gli stessi autori definiscono il loro risultato “una pietra miliare nel percorso verso una macchina fotosintetica creata dall’uomo”.
Forse la parte più interessante della ricerca non è tanto la produzione di acido formico o l’eliminazione delle batterie. È il principio che emerge dal lavoro: alcune funzioni che oggi affidiamo a sistemi di controllo sempre più sofisticati, “fragili” e potenzialmente fallaci, potrebbero, in futuro, essere incorporate direttamente nei materiali stessi.
Un “ineluttabile” processo chimico destinato a svolgere autonomamente il lavoro di un “perturbabile” sistema elettronico.
Una distinzione tutt’altro che sottile, e che potrebbe rivelarsi decisiva nel lungo cammino verso una vera “fotosintesi artificiale”.
Fonti:
https://www.omu.ac.jp/en/info/research-news/entry-112521.html
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/el/d5el00177c
