Gli scienziati hanno trasformato l’anidride carbonica in ossigeno con un laser

La fotosintesi è sicuramente un miracolo, vero? Permette a piante, batteri e alghe di prendere l’anidride carbonica e, con l’aiuto di un po’ di luce solare, trasformarla nell’ossigeno che tutti respiriamo. Ma ora gli scienziati hanno tolto la fotosintesi dall’equazione e sono riusciti a produrre ossigeno (O2) colpendo l’anidride carbonica (CO2) con un laser.

In chimica, la saggezza generale è che le molecole, se dovessimo antropomorfizzarle, sono pigre. L’anidride carbonica, quando i suoi legami vengono spezzati nelle sue parti componenti, prende il “percorso di energia minima”, cioè si spezzerà in un atomo di ossigeno e una molecola di monossido di carbonio (CO), perché, come spiegano i chimici Arthur Suits e David Parker in una nuova analisi su Science, CO “possiede un legame biatomico molto più stabile di O2.”

Se dovessi fare una versione ASCII art di come sono i legami chimici nell’anidride carbonica, sarebbe qualcosa del genere:

O=C=O

Il carbonio ha un doppio legame con gli atomi di ossigeno, ed è molto più facile, chimicamente parlando, tagliare semplicemente uno di questi legami e creare una molecola di CO e un atomo di ossigeno.

Così, la saggezza convenzionale è stata che in quasi tutte le circostanze, sarebbe impossibile prendere l’anidride carbonica – per esempio, dall’esalazione di un uomo – e trasformarla di nuovo in ossigeno gassoso, che richiederebbe due atomi di ossigeno. Ma poi, i ricercatori dell’Università della California, Davis hanno deciso di provare a fare proprio questo, eccitando l’anidride carbonica con quello che è noto come un “laser ultravioletto ad alta energia sotto vuoto”.”

Si è scoperto che, in uno stato altamente eccitato (e ancora antropomorfizzato), l’anidride carbonica e altre molecole hanno un po’ più di energia per saltare quel percorso di energia minima e, come qualsiasi persona/molecola agitata, hanno voglia di “vagare”, che è un fenomeno chimico in cui i legami chimici si romperanno in altri modi.

I ricercatori della UC Davis hanno scoperto che i legami chimici si sono effettivamente rotti in altri modi, e sono stati in grado di ritrasformare l’anidride carbonica in ossigeno e un singolo atomo di carbonio (hanno anche descritto la scoperta in Science).

Suits e Parker lo spiegano nella loro analisi in questo modo:

Questi risultati di CO2 possono essere un esempio di roaming, una classe particolarmente sorprendente di reazioni che è emersa negli ultimi anni, in cui una molecola eccitata inizia a dissociarsi per semplice fissione del legame, ma invece, avviene una reazione intramolecolare che porta a prodotti inaspettati.

È una grande scoperta che potrebbe dirci qualcosa su come si è formata l’atmosfera terrestre. Infatti, la luce ultravioletta del vuoto potrebbe interagire comunemente con l’anidride carbonica nell’atmosfera superiore, dove la luce del Sole colpisce le molecole nel vuoto dello spazio.

La maggior parte dell’ossigeno sulla Terra proveniva dal “Grande Evento di Ossigenazione”, che gli scienziati pensano sia stato un evento guidato dalla fotosintesi che si è verificato circa 2,4 miliardi di anni fa. Ma più recentemente, gli scienziati hanno sostenuto che ci doveva essere almeno una piccola quantità di ossigeno da qualche parte nell’atmosfera terrestre perché quell’evento si verificasse originariamente, e questa scoperta sarebbe evidentemente una spiegazione di come l’ossigeno avrebbe potuto esistere.

E, poiché è un venerdì e perché ci piace guardare al futuro lontano qui a Motherboard, pensate a ciò che la scoperta potrebbe potenzialmente significare: Questo esperimento dimostra che abbiamo i mezzi, qui sulla Terra, per prendere un prodotto di scarto della respirazione umana e trasformarlo di nuovo in ingresso.

Ho contattato gli autori di questo studio per sapere se pensavano che la scoperta avesse qualche implicazione per dispositivi del futuro lontano dove si potrebbe creare, ad esempio, un apparato respiratorio a sistema chiuso dove le persone nello spazio potrebbero respirare l’anidride carbonica e qualche piccolo laser ultravioletto vuoto potrebbe farlo esplodere di nuovo in ossigeno che potrebbe essere respirato nuovamente.

Nessuno dei ricercatori che ho contattato via e-mail mi ha risposto, purtroppo, ma, nella loro analisi, Suits e Parker notano che si stanno studiando nuove strade e alternative ai laser ultravioletti a vuoto ad alta energia per indurre il roaming. I laser ultravioletti a vuoto ad alta energia, dopo tutto, sembrano richiedere un sacco di energia per funzionare – il che potrebbe potenzialmente annullare qualsiasi beneficio climatico, se la tua mente è andata lì – ma ehi, non si sa mai.

Almeno, dovrebbe dare agli scrittori di fantascienza del nuovo materiale con cui lavorare.