Una ricerca guidata dall’Universita’ di Trieste e pubblicata oggi sulla rivista scientifica Science Advances, ha messo a punto un materiale a base di nitruro di carbonio che ha caratteristiche adatte ad un utilizzo per tecniche di fotocatalisi: sfruttando l’energia proveniente da una radiazione luminosa, il materiale attiva reazioni chimiche che portano alla formazione di molecole ad alto valore industriale senza l’utilizzo di metalli tossici e costosi. Si tratta di molecole di grande importanza, perche’ potenzialmente utili a migliorare le prestazioni dei dispositivi a cristalli liquidi, come gli schermi di PC, TV o smartphone. Evitare l’uso di metalli tossici e costosi e sfruttare la luce solare sono passi avanti importanti verso l’introduzione nell’industria chimica di nuovi processi sostenibili e dai costi moderati. Lo studio, sostenuto da finanziamenti pubblici italiani, spagnoli ed europei, e’ frutto della collaborazione tra un team di ricercatori dell’Universita’ di Trieste guidati da Michele Melchionna, ricercatore universitario, Giacomo Filippini, borsista post-dottorato, Maurizio Prato, professore ordinario di chimica organica e Paolo Fornasiero, professore ordinario di chimica generale e inorganica, e l’Universita’ di Manchester (con il gruppo di ricerca di Carmine D’Agostino), gli istituti ICCOM-CNR di Firenze e IMEM-CNR di Parma (con Lucia Nasi) ed il CIC biomagune di San Sebastian in Spagna.
“La nostra societa’ – commenta Maurizio Prato, professore ordinario di chimica organica dell’Universita’ degli studi di Trieste- e’ oggi chiamata a cambiare il suo stile di vita passando a un regime decisamente piu’ sostenibile. Solo cosi’ potremo salvaguardare il nostro pianeta e assicurare un livello di vivibilita’ adeguato alle generazioni future. Su questo l’industria chimica ha una grande responsabilita’ e sta facendo sforzi enormi per migliorare l’impatto dei processi di produzione, ma non basta. Una delle strade possibili e’ l’uso della luce solare, una fonte di energia pulita e inesauribile, in grado anche di innescare processi chimici. Con la tecnica che abbiamo messo a punto si utilizzano materiali in grado di assorbire la luce solare e trasformarla in un’altra forma di energia che viene poi convogliata verso le molecole dei reagenti, aiutandoli a trasformarsi nei prodotti finali”. I ricercatori hanno prodotto, a partire dal nitruro di carbonio grafitico, tre materiali di prova, definiti am-CN, red-CN e ox-CN. Sfruttando le moderne tecniche analitiche, ne hanno studiato le proprieta’ morfologiche ed elettroniche, trovando risultati incoraggianti per il successivo esperimento di fotocatalisi: i tre materiali sono stati testati in una reazione modello e l’am-CN ha prodotto i risultati migliori. Ad ulteriore conferma dell’attivita’ di questi materiali, e’ stato dimostrato che, in loro assenza, la reazione modello non si innesca. I ricercatori hanno quindi proseguito mettendo a punto un protocollo di sintesi per l’utilizzo dell’am-CN. La tecnica proposta permette di ottenere prodotti perfluorurati di grande interesse industriale: composti di questo tipo sono, ad esempio, sfruttati per migliorare le prestazioni dei dispositivi a cristalli liquidi.
La reazione avviene a temperatura ambiente e senza l’utilizzo di catalizzatori metallici, sia sfruttando una specifica radiazione proveniente da un led blu, sia sfruttando la radiazione solare, con indubbi vantaggi di praticita’ e semplicita’. Infine l’am-CN si e’ dimostrato stabile nel tempo, ancora attivo al termine dell’esperimento e quindi riciclabile, caratteristica fondamentale per un futuro utilizzo in industria. Paolo Fornasiero, professore ordinario di chimica generale e inorganica dell’Universita’ di Trieste sottolinea: “Questi materiali necessitano di una precisa struttura chimica e morfologica, e devono anche essere facilmente assemblabili, non tossici e poco costosi. La ricerca si sta spostando verso l’ingegnerizzazione di materiali a base di elementi facilmente reperibili come il carbonio, che sostituiscano metalli preziosi come platino, oro, argento. La combinazione di energia solare e di elementi semplici come carbonio, azoto e ossigeno, rende un processo industriale poco impattante sull’ambiente e ne abbatte i costi. Le tecniche di fotocatalisi sono una risposta moderna e adeguata all’esigenza sempre piu’ pressante di rendere l’industria chimica piu’ sostenibile.”
