BIOCATALIZZATORI PER IL MIGLIORAMENTO DELLE TECNOLOGIE DI PRODUZIONE DELL’IDROGENO

With the increase in global energy demand and the decrease in the availability of fossil fuels, a more renewable and sustainable way to produce hydrogen is sought. In this context, fuel cells that exploit the coupling of the oxygen reduction reaction and the hydrogen oxidation reaction to produce energy are gaining great importance. A disadvantage that arises concerns the current platinum-based catalysts used due to the high cost of the metal and the high overpotential required to make the reaction take place. As an alternative to platinum, metalloenzymes are used which use metals abundant on Earth and cause the reaction to occur at minor overpotentials. Hydrogenases, enzymes that catalyze the reversible reaction of hydrogen production, are excellent candidates as biocatalysts as they have a low cost and make the reaction occur with nearly no overpotential. However, problems arise due to the oxygen sensitivity of hydrogenases. In recent years, research has been focusing on the implementation of these enzymes to make them oxygen tolerant and allow their use in the operating conditions of fuel cells.

Con l’aumentare della domanda globale di energia e il diminuire della disponibilità dei combustibili fossili si cerca un modo più rinnovabile e sostenibile per la produzione di idrogeno. In questo ambito stanno acquisendo grande importanza le fuel cells che sfruttano l’accoppiamento della reazione di riduzione dell’ossigeno e della reazione di ossidazione dell’idrogeno per produrre energia. Uno svantaggio che si presenta riguarda gli attuali catalizzatori utilizzati a base di platino a causa dell’alto costo del metallo e dell’alta sovratensione richiesta per far avvenire la reazione. In alternativa al platino si sfruttano metalloenzimi che utilizzano metalli abbondanti sulla Terra e fanno avvenire la reazione a sovratensioni minori. Le idrogenasi, enzimi che catalizzano la reazione reversibile di produzione dell’idrogeno, sono ottimi candidati come biocatalizzatori in quanto hanno un basso costo e fanno avvenire la reazione quasi senza sovratensione. Tuttavia, sorgono problemi a causa della sensibilità all’ossigeno delle idrogenasi. Negli ultimi anni la ricerca si sta concentrando sull’implementazione di questi enzimi per renderli tolleranti all’ossigeno e permetterne l’utilizzo nelle condizioni operative delle fuel cells.