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Nuovi catalizzatori nanostrutturati a base di nanostrutture di carbonio

31 Ottobre, 2016
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È in via di completamento un progetto europeo del Framework Programme 7, il progetto SACS (Self-Assembly in Confined Space), che ha visto la partecipazione di alcuni gruppi di ricerca leaders in Europa nel campo dei materiali. L’Università di Trieste ha partecipato a tale progetto attraverso i gruppi di ricerca del Prof. Maurizio Prato e del Prof. Paolo Fornasiero, con un pacchetto di lavoro focalizzato sull’assemblaggio di nuovi catalizzatori nanostrutturati a base di nanostrutture di carbonio. Tali catalizzatori sono stati utilizzati in importanti processi energetici, con particolare enfasi sulla produzione sostenibile di idrogeno a partire da biomasse.

L’idrogeno è considerato il vettore di energia pulita per eccellenza, essendo l’acqua l’unico sottoprodotto della sua combustione. Quindi, a differenza del classico carburante fossile, l’impatto ambientale sarebbe praticamente nullo, a patto che la produzione di idrogeno rientri anch’essa in un ciclo con impatto ambientale pari a zero. In effetti, ci sono grandi aspettative su una futura economia basata sull’utilizzo di idrogeno, in particolare visti gli incessanti aumenti dei livelli di CO2 nell’aria, il sottoprodotto principale del combustibile di origine fossile. Secondo alcuni recenti dati rilasciati dall’organizzazione metereologica mondiale, l’anno scorso per la prima volta nella storia i livelli di CO2 nell’aria hanno superato stabilmente i 400 ppm, creando un po’ di allarmismo fra gli esperti e gli addetti ai lavori. Un rimpiazzo dei carburanti derivanti dal petrolio con carburanti a base di idrogeno risolverebbe in un colpo solo tante problematiche moderne, con conseguenze positive sul benessere della popolazione mondiale. Dal momento che l’idrogeno è una fonte secondaria di energia, cioè non presente naturalmente in strati geologici come per esempio il metano, la sua produzione sostenibile diventa uno dei punti chiave per una reale implementazione. L’utilizzo di luce e biomasse, oppure l’elettrolisi dell’acqua, sono due processi altamente sostenibili per la produzione di idrogeno, a differenza dell’attuale processo utilizzato principalmente dall’industria (reazione di reforming). Uno dei problemi resta l’efficienza di produzione di idrogeno con tali processi sostenibili.

Gli sforzi congiunti del gruppo dei proff. Prato e Fornasiero all’interno del progetto SACS ha dato vita a dei nuovi catalizzatori gerarchici a base di nanostrutture di carbonio che hanno mostrato una elevata efficienza nella produzione dell’idrogeno sia attraverso processi fotochimici che di elettrolisi dell’acqua, scandendo nuove prospettive per l’utilizzo di nanomateriali in questo ambito. Le attività di ricerca sono converse nella pubblicazione di una serie di articoli in giornali scientifici di alto impatto. È stato anche assemblato un dimostratore scientifico in cui si può visivamente apprezzare l’efficiente formazione e accumulo di idrogeno attraverso illuminazione con un simulatore solare, grazie alla presenza dei nuovi nanocatalizzatori gerarchici sintetizzati.

Il progetto SACS, arrivato ora quasi a completamento, è stato giudicato come modello di progetto europeo dall’Unione Europea, data la sua eccellenza nell’attività di ricerca e la gestione esemplare, e l’Università di Trieste ha svolto un ruolo importante per tale valutazione.