Sono presenti in
quasi tutte le reazioni chimiche e permeano l'industria, dalla petrolchimica
alla farmaceutica alla sintesi dei polimeri, oltre alla gestione dei gas di
scarico: i catalizzatori, con cui
quasi tutto viene realizzato a livello industriale e che intervengono per
rendere una reazione più semplice, energeticamente più sostenibile ed
ecologico. Grazie a uno studio condotto da un gruppo di ricerca dell'ICCOM -Cnr
e dell'Università di Trieste, di prossima pubblicazione su Science, i catalizzatori potranno essere ora gestiti e sviluppati
in modo eccezionalmente più.
I ricercatori sono riusciti, infatti, a sviluppare delle unità catalitiche di
dimensioni nanometriche che consentono di ingegnerizzare in modo estremamente
versatile i catalizzatori eterogenei,
variando le dimensioni dei nanocristalli - veri e propri mattoncini uniformi di
una costruzione - e il tipo di supporto su cui vengono depositati.
L'ossidazione del monossido di carbonio - uno dei veleni più pericolosi per l'aria - in anidride carbonica è stato il target di riferimento per lo studio, aprendo prospettive impensabili finora per i processi di catalisi ambientale e industriale. Ma l'importanza di questa scoperta, in realtà, parte da un duplice vantaggio, non solo per la produzione di questi composti:
"Abbiamo applicato il nostro metodo per l'abbattimento del monossido di carbonio, un gas estremamente pericoloso che si sviluppa dagli scarichi delle autovetture, nelle caldaie e nelle stufe", spiega Paolo Fornasiero dell'ICCOM Cnr, "La vera forza di questo studio è però aver dimostrato come è possibile progettarli in modo efficiente, massimizzando l'attività catalitica, riuscendo contemporaneamente a comprendere meglio la loro natura e i meccanismi che li regolano. Finora gli studi sulla catalisi eterogenea hanno seguito un approccio di trial and error: quello che funzionava meglio aveva un successo industriale. Poter capire come funziona un catalizzatore e al contempo poterlo costruire con tecniche abbastanza elementari - un po' come assemblare i pezzi di un Lego, in sostanza - ci consentirà di realizzarli più facilmente. Ci aspettiamo sviluppi molto importanti sui processi industriali e l'impatto sull'ambiente".
Che i catalizzatori
possano essere la chiave di volta per migliorare la qualità della vita non è
forse un'idea molto familiare, eppure basta pensare proprio alla prima
applicazione dello studio: "Tutti noi sappiamo, o sentiamo spesso dire,
che nei tubi di scappamento c'è un catalizzatore. Ovvero: utilizziamo marmitte
catalitiche per trasformare qualcosa d'inquinante in qualcosa che non fa male,
ma in realtà è un concetto ubiquitario. L'importante è rendere visibile il
collegamento che c'è con tutta la filiera industriale".
Le marmitte catalitiche utili per
ogni settore che provochi inquinamento, dall'emissione di fumi ai residui
liquidi, saranno ora più diffuse e accessibili, grazie anche a un notevole
abbattimento dei costi. Potendo scegliere solo il tipo di atomi utili da
utilizzare per un catalizzatore, infatti, è possibile ridurre drasticamente la
frazione in eccesso dei componenti costosi come i metalli preziosi.
"Potenzialmente non ci sono limitazioni alle applicazioni. E' un po' come aver dimostrato che le cellule staminali servono a rigenerare i tessuti e poi uno le applica a diversi settori della medicina. E' un punto di rottura e di apertura concettuale per la chimica verde".
La ricerca è frutto della collaborazione tra l'ICCOM, Università di Trieste e gli Stati Uniti (University of Pennsylvania UPenn e Brookhaven National Laboratory) : "Io collaboro con l'Università della Pennsylvania da una decina d'anni, portiamo avanti insieme diversi studi sulla catalisi, rivolgerci al Brookhaven Laboratory è stato un percorso naturale della ricerca, per fare massa critica e arrivare a livelli di punta. Parliamo di realtà che hanno risorse in termini economici molto impensabili per l'Italia. E' un grande orgoglio poter dire che l'unità Cnr di Trieste fa parte di un network di eccellenze, un lavoro di squadra in cui l'Italia gioca un ruolo da leader in questo campo".
