Una industria chimica sostenibile grazie al sole

Foto di Michal Jarmoluk da Pixabay

All’Università di Trieste è stato realizzato un materiale che con la luce solare sintetizza molecole ad alto valore industriale. In questo modo si esclude l’uso di metalli

Sfruttando l’energia proveniente da una radiazione luminosa, il materiale attiva reazioni chimiche che portano alla formazione di molecole ad alto valore industriale senza l’utilizzo di metalli tossici e costosi. È quanto riportato in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Sciences Advances, in merito ad una ricerca dell’Università di Trieste che ha messo a punto un materiale a base di nitruro di carbonio che ha caratteristiche adatte ad un utilizzo per tecniche di fotocatalisi.

I processi di sintesi attivi oggi nell’industria chimica prevedono molto spesso l’utilizzo di catalizzatori, sostanze che intervengono sulla reazione, in modo che possa avvenire alle migliori condizioni di temperatura e pressione. Questi catalizzatori sono, normalmente, molecole o (nano)materiali basati su metalli rari come rodio o iridio, oppure tossici come il cromo. Le moderne ricerche in chimica industriale stanno cercando vie alternative che non prevedano l’utilizzo di metalli. La fotocatalisi è una di queste strade.

Dunque, si tratta di molecole di grande importanza, perché potenzialmente utili a migliorare le prestazioni dei dispositivi a cristalli liquidi, come gli schermi di PC, TV o smartphone.

Evitare l’uso di metalli tossici e costosi e sfruttare la luce solare sono passi avanti importanti verso l’introduzione nell’industria chimica di nuovi processi sostenibili e dai costi moderati.

Lo studio, sostenuto da finanziamenti pubblici italiani, spagnoli ed europei, è frutto della collaborazione tra un team di ricercatori dell’Università di Trieste guidati da Michele Melchionna, ricercatore universitario, Giacomo Filippini, borsista post-dottorato, Maurizio Prato, professore ordinario di chimica organica e Paolo Fornasiero, professore ordinario di chimica generale e inorganica, e l’Università di Manchester (con il gruppo di ricerca di Carmine D’Agostino), gli istituti ICCOM-CNR di Firenze e IMEM-CNR di Parma (con Lucia Nasi) ed il CIC biomagune di San Sebastian in Spagna.

I ricercatori hanno prodotto, a partire dal già noto nitruro di carbonio grafitico, tre materiali di prova, definiti am-CN, red-CN e ox-CN. Sfruttando le moderne tecniche analitiche, ne hanno studiato le proprietà morfologiche ed elettroniche, trovando risultati incoraggianti per il successivo esperimento di fotocatalisi: i tre materiali sono stati testati in una reazione modello e l’am-CN ha prodotto i risultati migliori. Ad ulteriore conferma dell’attività di questi materiali, è stato dimostrato che, in loro assenza, la reazione modello non si innesca.

I ricercatori hanno quindi proseguito mettendo a punto un protocollo di sintesi per l’utilizzo dell’am-CN. La tecnica proposta permette di ottenere prodotti perfluorurati di grande interesse industriale: composti di questo tipo sono, ad esempio, sfruttati per migliorare le prestazioni dei dispositivi a cristalli liquidi. La reazione avviene a temperatura ambiente e senza l’utilizzo di catalizzatori metallici, sia sfruttando una specifica radiazione proveniente da un led blu, sia sfruttando la radiazione solare, con indubbi vantaggi di praticità e semplicità. Infine l’am-CN si è dimostrato stabile nel tempo, ancora attivo al termine dell’esperimento e quindi riciclabile, caratteristica fondamentale per un futuro utilizzo in industria.

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