Uno studio a cui hanno partecipato ricercatori dell’Università di Trieste delinea nuove metodologie in grado di sfruttare il solare termico per produrre, ad esempio, carburanti molecolari (come l’idrogeno verde) e sostanze chimiche (come il metanolo) attraverso processi che, potenzialmente, richiedano meno energia e quindi a basso impatto ambientale.
Pubblicata dalla prestigiosa rivista Joule, la ricerca è stata condotta da un gruppo guidato da Paolo Fornasiero dell’Università di Trieste e dell’Istituto ICCOM-CNR e da Alberto Naldoni dell’Università di Torino e, in collaborazione con Alessandro Alabastri della Rice University (USA), Luca Mascaretti del Czech Advanced Technology and Research Institute di Olomouc (Repubblica Ceca), Andrea Schirato del Politecnico di Milano e Istituto Italiano di Tecnologia e Tiziano Montini dell’Università di Trieste.
Lo studio pone importanti fondamenta per misurare correttamente la temperatura durante processi catalitici fototermici che usino la luce solare per la produzione di idrogeno verde, per la riduzione di biossido di carbonio, per la conversione di metano, e più in generale per tutti quei processi chimici che siano in grado di sfruttare in maniera efficace la luce solare per produrre carburanti molecolari e sostanze chimiche con processi a basso impatto ambientale.
Il campo della catalisi fototermica sta recentemente emergendo come un’alternativa ai processi di catalisi eterogenea largamente usati nell’industria (per produrre ad esempio ammoniaca, idrogeno, o metanolo), che tuttavia necessitano di alte temperature e pressioni per raggiungere rese elevate, richiedendo quindi un consumo energetico molto elevato.
La catalisi fototermica, invece, usa la luce solare concentrata e opportuni materiali chiamati fotocatalizzatori (come ad esempio il semiconduttore biossido di titanio – TiO2 – oppure il metallo plasmonico titanio nitruro – TiN), che riescono a generare alte temperature e cariche elettroniche in grado di compiere le reazioni chimiche di interesse utilizzando quindi solo energia rinnovabile solare.
Una misurazione corretta della temperatura generata sulla superficie del fotocatalizzatore è un passo fondamentale nello sviluppo di processi catalitici fototermici, poiché permette di comprendere con esattezza il meccanismo di reazione.
Il rapido sviluppo di processi integrati fototermici potrebbe favorire l’installazione decentralizzata di impianti di piccola/media dimensione per la produzione di carburanti solari e sostanze chimiche, offrendo un’alternativa alla produzione su larga scala da cui siamo dipendenti e che può condizionare il mercato energetico e i costi della vita, come attualmente sottolineato dalle situazioni di emergenza sanitaria e bellica in essere.
Lo studio è stato finanziato dai progetti Europei DECADE e SUN2CHEM, dal Ministero dell’Educazione, Gioventù e Sport della Repubblica Ceca e dalla National Science Foundation degli Stati Uniti d'America.
