Dalla CO 2 una nuova risorsa per la chimica sostenibile
Ricercatori del Politecnico di Milano hanno contribuito a una scoperta che potrebbe cambiare il modo di produrre composti chimici, farmaci e materiali avanzati.
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Dalla CO 2 una nuova risorsa per la chimica sostenibile
Ricercatori del Politecnico di Milano hanno contribuito a una scoperta che potrebbe cambiare il modo di produrre composti chimici, farmaci e materiali avanzati.
Da simbolo del cambiamento climatico a possibile alleata della chimica sostenibile. È il risultato di uno studio internazionale pubblicato sulla rivista Science, al quale hanno contribuito il Politecnico di Milano e il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica“ Giulio Natta”. La ricerca dimostra che l’ anidride carbonica può essere utilizzata come fonte di ossigeno in una reazione fondamentale per la produzione di molecole impiegate nell’ industria chimica, farmaceutica e dei materiali. Il lavoro apre una prospettiva innovativa nell’ impiego della CO 2
. Finora l’ attenzione della ricerca si era concentrata soprattutto sul suo utilizzo come fonte di carbonio. Lo studio mostra invece che la stessa molecola può fornire ossigeno per trasformazioni chimiche di grande interesse industriale. Nel dettaglio, i ricercatori sono riusciti a realizzare la scissione controllata dei doppi legami carbonio-carbonio presenti negli alcheni, composti largamente utilizzati come materia prima per la sintesi di intermedi chimici, farmaci e materiali avanzati. Tradizionalmente, queste reazioni richiedono l’ impiego di sostanze altamente reattive come l’ ozono oppure metalli pesanti, con conseguenti criticità in termini di sicurezza, costi e produzione di scarti. La nuova metodologia utilizza invece anidride carbonica, luce visibile e un catalizzatore a base di ferro. La reazione avviene a temperatura ambiente e pressione atmosferica, condizioni decisamente più sostenibili rispetto a quelle richieste da molti processi convenzionali
Come funziona Elemento chiave del processo è un catalizzatore eterogeneo costituito da atomi isolati di ferro supportati su nitruro di carbonio. Sotto l’ azione della luce, il materiale riesce ad attivare la
CO 2 e a trasferirne gli atomi di ossigeno agli alcheni, producendo chetoni e acidi carbossilici, composti ampiamente utilizzati nella sintesi organica. Il metodo è stato sperimentato con successo su 45 diversi substrati chimici, dimostrando una buona selettività anche in presenza di
p Gianvito Vilé, docente di Impianti Chimici al Politecnico di Milano
gruppi funzionali particolarmente sensibili. « Questo studio mostra che i catalizzatori ad atomo singolo continuano ad aprire nuove opportunità per rendere i processi chimici più efficienti, selettivi e sostenibili », spiega Gianvito Vilé, docente di Impianti Chimici al Politecnico di Milano. « Si tratta di un risultato fondamentale che indica una direzione promettente per progettare processi di ossidazione più sicuri e meno dipendenti da reagenti aggressivi ».
Il ruolo del Politecnico di Milano
Il contributo del Politecnico si è concentrato sulla progettazione e caratterizzazione del catalizzatore. Alla ricerca hanno partecipato Gianvito Vilé e la ricercatrice post-dottorale Xiufang He. Lo studio è il risultato di una collaborazione internazionale coordinata dall’ Università di Bayreuth e che ha coinvolto istituti di ricerca in Germania, Italia, Polonia e Svezia. Pur non rappresentando ancora una tecnologia pronta per l’ applicazione industriale, il lavoro dimostra che anche una molecola stabile e difficile da attivare come la CO 2 può diventare protagonista di processi chimici più sostenibili grazie alla combinazione di luce, catalisi e metalli abbondanti come il ferro.
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