La diminuzione delle risorse fossili sta facendo aumentare le preoccupazioni sulle forniture di energia pulita e la necessità di trovare fonti più abbondanti. L'energia che appare più disponibile è quella solare e la sfida che abbiamo di fronte è come riuscire a catturarla meglio ed a trasferirla e stoccarla in modo efficiente.

GreenReport - Nature Chemestry pubblica lo studio "Lessons from nature about solar light harvesting" di un team di scienziati canadesi, statunitensi, olandesi e britannici che spiegano che «La produzione di combustibile solare spesso inizia con l'energia dalla luce che viene assorbita da un insieme di molecole; questa eccitazione elettronica viene successivamente trasferita ad un accettore adatto. Per esempio, nella fotosintesi, complesse "antenne" catturano la luce solare e dirigono l'energia verso centri di reazione che poi effettuano la chimica associata. In questa Review, sono descritti i principi appresi dai vari studi sulle complesse antenne naturali e suggeriscono il modo di chiarire le strategie per la progettazione di sistemi di cattura della luce. Prevediamo che tali sistemi saranno utilizzati per la produzione di combustibile solare, per dirigere e regolare il flusso di energia da eccitazione attraverso organizzazioni molecolari che facilitino il feedback e controllo, o per trasferire "eccitoni" su lunghe distanze. Descriviamo anche quali sono le notevoli proprietà di cattura della luce dei cromofori, spatial-energetic landscapes, il ruolo degli excitonic states e la coerenza quantistica, e come antenne sono regolate e foto protette».

Insomma, la ricerca, in parte finanziata dal progetto ("The dynamic protein matrix in photosynthesis: from disorder to life" (Photprot) che ha avuto un finanziamento di ,86 milioni di euro dal Consiglio europeo della ricerca, secondo il bollettino scientifico dell'Ue Cordis, dopo aver esaminato gli studi riguardanti le antenna naturali che catturano la luce solare nelle piante e nei microorganismi, ha scoperto che i complessi sistemi che funzionano in natura potrebbero essere la risposta al problema energetico dell'umanità. I risultati potrebbero rappresentare le linee guida per i ricercatori e gli ingegneri che progettano le future tecnologie energetiche solari: «Osservando la fotosintesi naturale, il team ha fornito nuove idee su come possono essere sviluppati i circuiti energetici molecolari fatti dall'uomo per catturare, regolare, amplificare e dirigere l'energia solare grezza - scrive Cordis - Disponendo di queste informazioni, gli esperti potrebbero collegarsi efficacemente all'abbondante luce solare disponibile, in seguito convertire e immagazzinare la sua energia, e quindi trasferirla a varie distanze; tutto questo è possibile all'interno di serie di microscopiche reti energetiche».
Greg Scholes, del Dipartimento di chimica dell'università canadese di Toronto, spiega su Nature Chemestry che «Oltre 10 milioni di miliardi di fotoni di luce colpiscono una foglia ogni secondo. Di questi, quasi tutti i fotoni di colore rosso vengono catturati dai pigmenti di clorofilla che alimentano la crescita della pianta. Una delle sfide è rappresentata dal dirigere l'energia proveniente dalla luce solare che viene catturata e immagazzinata solo per un miliardesimo di secondo dai cromofori, ciò che gli esperti definiscono come tintura colorata o molecole di pigmento, prima che vada persa».

Graham Fleming dell'università di California, Berkeley, spiega: «Dato che la luce solare è la fonte di energia più abbondante che abbiamo a disposizione, si prevede che la luce solare fornirà una parte significativa delle necessità energetiche mondiali nel corso del prossimo secolo. Tuttavia, per utilizzare l'energia solare assorbita dalla luce in modo efficiente dobbiamo comprendere e migliorare sia la reale cattura dei fotoni che il trasferimento dell'energia di eccitazione elettronica».

Secondo i ricercatori «Sebbene gli esperti abbiano studiato la fotosintesi per oltre un secolo, sarà possibile riprodurre i criteri di progettazione coinvolti in questo complesso processo naturale se verranno implementate delle modifiche nel modo in cui vengono realizzate le esistenti procedure di sintesi chimica. Ciò che è necessario sono nuovi approcci per copiare il modo in cui sono disposti i cromofori in natura e come viene regolata la naturale energia di eccitazione molecolare per ottimizzare l'assorbimento di luce nei complessi antenna solari nelle foglie e nelle alghe. La più grande sfida di dinamica chimica è probabilmente rappresentata dal trasporto dell'eccitazione elettronica in natura».

I risultati del loro lavoro del team internazionale potrebbero essere la base per la progettazione e la sintesi di unità e sistemi antenna artificiali funzionanti su scala molecolare che svolgono la fotosintesi: «E' fondamentale costruire cromofori artificiali con grande capacità di assorbimento, disporre queste molecole di pigmento in schemi ottimali sulle antenne e trarre beneficio dalle proprietà collettive delle molecole che assorbono la luce».