La rivista internazionale Science pubblica oggi (n. 337, 10 agosto 2012) i risultati di una ricerca volta a produrre nuovi materiali più efficaci nella combustione pulita del metano. Gli autori dello studio fanno parte di un gruppo di ricerca congiunto tra l'Istituto di Chimica dei Composti Organo Metallici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ICCOM - Cnr di Firenze) e l’Università di Trieste, coordinato da Paolo Fornasiero, professore associato di chimica generale e inorganica.
Si tratta di una classe innovativa di catalizzatori in grado di rendere i processi industriali di produzione energetica da metano più puliti ed efficienti, con un miglioramento dei parametri di sicurezza e una notevole riduzione dell'impatto ambientale. I catalizzatori in questione sono infatti estreamente reattivi alla combustione del metano a bassa temperatura e il loro utilizzo consente, quindi, di evitare l'emissione di gas serra che vengono invece prodotti a temperature più elevate per reazione dell'ossigeno con l'azoto dell'aria (gli ossidi d'azoto). I materiali ad oggi utilizzati come catalizzatori in questi processi sono costituiti da un substrato di ossido ricoperto da un metallo, generalmente palladio. Il team di Fornasiero ha pensato invece di ingegnerizzare prima le particelle di metallo, per poi circondarle da uno strato poroso protettivo di ossido di cerio, aumentando in questo modo l'attività catalitica del cuore metallico di palladio, stabilizzandolo. Il materiale ottenuto risulta essere 30 volte più attivo dei catalizzatori con le migliori prestazioni utilizzati finora, a parità di metallo utilizzato. Grazie al nuovo catalizzatore, il metano può, infatti, bruciare completamente a una temperatura molto più bassa rispetto ai standard industriali (400 °C). La nanostruttura del materiale sviluppato consente, inoltre, di massimizzare le interazioni utili tra i costituenti, riducendo la quantità di palladio e cerio necessari: un beneficio anche economico, insomma.
Matteo Cargnello, primo co-autore della ricerca, dottore di ricerca in nanotecnologie dell’Università di Trieste e attualmente alla University of Pennsylvania, ha così descritto i risultati: «La procedura è il brillante risultato della combinazione di diverse discipline nel campo delle nanotecnologie. Le tecniche di sintesi utilizzate, infatti, sono comuni nel campo della chimica e della scienza dei materiali ma non erano mai state utilizzate in precedenza in questo settore».
Paolo Fornasiero ha precisato che «La collaborazione internazionale con prestigiosi centri di ricerca è stata la chiave di volta che ha consentito di raggiungere l’ambizioso risultato». Il gruppo di ricerca coordinato dal Professor Fornasiero ha infatti una lunga tradizione nello sviluppo di catalizzatori a base d’ossido di cerio per applicazioni industriali (il cui contributo aveva già fruttato una pubblicazione sulla rivista Science nel 2005) e in questo caso si è unito a quelli del Professor Raymond J. Gorte, della Università della Pensilvania - una delle prime 10 università al mondo - e del Professor Juan J. Calvino, direttore del Centro di Eccellenza di Microscopia dell’Università di Cadice.
Diverse sono le ulteriori applicazioni future prevedibili: dalle caldaie a metano alle stufe catalitiche, alle turbine a gas per generare corrente (con i relativi miglioramenti delle prestazioni e riduzione dell’inquinamento prodotto). E' già prevista la firma di un contratto con un’azienda italiana produttrice di bruciatori per caldaie a metano.
