Ricercatori dell’Iccom-Cnr e Imem-Cnr, in collaborazione con l’Università di Trieste, a partire da un nanomateriale carbonioso, hanno messo a punto un catalizzatore elettrochimico per la produzione più sostenibile del perossido di idrogeno. Il metodo risolve anche i problemi di sicurezza posti da uno dei processi ecologici messi a punto negli ultimi anni per la sintesi di H2O2 che usa idrogeno e ossigeno, miscela potenzialmente esplosiva. Lo studio è pubblicato su Chem.

Il Consiglio nazionale delle ricerche, attraverso l’Istituto di chimica dei composti organo metallici (Iccom-Cnr) e l’Istituto dei materiali per l’elettronica ed il magnetismo (Imem-Cnr), ha trovato un’alternativa per produrre il perossido di idrogeno - l’acqua ossigenata che usiamo comunemente per disinfettare ferite e indumenti - impiegando un innovativo nanomateriale, privo di componenti metalliche. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Chem, possono rendere il processo più ecologico ed economico.

“Negli ultimi anni, team di ricercatori di diversi Paesi si sono concentrati per trovare un processo ecologico per la sintesi di H2O2. Recentemente, l’interesse si è focalizzato su un metodo che sfrutta idrogeno e ossigeno, cioè i due costituenti atomici della molecola”, spiega Paolo Fornasiero, ricercatore Iccom-Cnr e professore ordinario all’Università di Trieste, primo autore dello studio cui hanno partecipato Francesco Vizza, direttore Iccom-Cnr, Manuela Bevilacqua (Iccom-Cnr) e Lucia Nasi (Imem-Cnr), in collaborazione con l’Università di Trieste. “Un processo molto pulito, rispetto a quello tradizionale che usa l’antriachinone, ma che presenta un importante problema di sicurezza, dal momento che le miscele di idrogeno e ossigeno sono potenzialmente esplosive.

Il processo messo punto dal nostro gruppo di ricerca impiega invece come reagenti l’ossigeno e l’acqua”. Per far reagire questi due componenti, l’équipe di ricerca ha sviluppato un nuovo nanomateriale. “Si tratta di un catalizzatore basato su una componente carboniosa nanostrutturata appropriamente modificata che, a differenza di altri materiali carboniosi già impiegati, è altamente selettivo ed efficiente e richiede solo modeste quantità di energia per innescare la reazione attraverso ossigeno e acqua”, prosegue Fornasiero. “Inoltre, essendo privo di componenti metalliche, si evita la reazione parallela ed indesiderata di decomposizione, che in pratica è la reazione inversa a quella di sintesi. Questo determina un efficace accumulo di acqua ossigenata nel tempo”.

Il perossido di idrogeno è diffuso non solo come disinfettante ma anche come ingrediente in vari detergenti e nell’industria della carta e tessile per lo sbiancamento di cellulosa e indumenti. “È una molecola molto versatile, con una molteplicità di applicazioni che implica una produzione annuale mondiale ai intorno ai 4.5 milioni di tonnellate”, conclude Fornasiero. “Visto il costo e l’impatto ecologico per la sintesi del perossido di idrogeno, il nostro metodo potrebbe favorire una produzione più sostenibile e più economica, poiché eviterebbe l’attuale uso del palladio, metallo piuttosto costoso. In questo modo il composto potrebbe essere usato efficacemente anche per la rimozione di agenti inquinanti delle acque, perché non rilascia residui chimici nocivi, ed essere più diffuso quale disinfettante in ambito sanitario nelle aree economicamente più svantaggiate, quali l’Africa”.

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Il Premio Junior EnerCHEM (Gruppo Interdivisionale della Società Chimica Italiana) è un riconoscimento riservato a ricercatori under 40 che abbiano apportato contributi di particolare interesse scientifico, innovativo od applicativo, nei campi della Chimica delle Energie Rinnovabili. Il Premio è stato assegnato in occasione della I Scuola EnerCHEM. Tra le varie candidature pervenute, il Comitato Scientifico ha selezionato i 5 finalisti che hanno tenuto una lezione di 45 minuti ciascuno, affrontando 4 tematiche inerenti gli aspetti chiave delle science e tecnologie delle energie rinnovabili. La Dr. Giulia Tuci (ICCOM-CNR) è stata selezionata come vincitrice per la sua lezione focalizzata sul design e la sintesi di materiali innovativi per la sostituzione di metalli critici (tipicamente metalli del gruppo del platino) da dispositivi per la produzione sostenibile di energia quali le celle a combustibile.

La Medaglia Ioannes Marcus Marci from Kronland sarà conferita al Dr. Alessandro D'Ulivo (ICCOM Pisa) per i suoi risultati nel campo della spettroscopia. La cerimonia di conferimento avrà luogo  mercoled' 30 maggio 2018,  nel corso della XVIth Czech-Slovak Spectroscopic Conference. La Conferenza sarà organizzata nell'Hotel Harmonie a Luhačovice, Repubblica Ceca. dal 27 al 31 maggio 2018. (http://16cssc2018.spektroskopie.cz/). Il Dr D'Ulivo terrà una Plenary Lecture basata sui suoi risultati nel campo della spettroscopia atomica e sue applicazioni.

A seguito della decisione unilaterale degli Stati Uniti d’America di uscire dagli accordi di Parigi sul clima, il Presidente della Repubblica Francese, Emmanuel Macron, ha lanciato, il 1 ° giugno 2017, un appello a ricercatori, imprenditori, associazioni e ONG, ad unirsi alla Francia per guidare la lotta contro i cambiamenti climatici e per la ricerca di soluzioni energetiche alternative e sostenibili per il pianeta, attraverso il bando per progetti di ricerca "Make Our Planet Great Again".

Al termine della selezione, 18 progetti di alto profilo scientifico sono stati selezionati da un team di esperti internazionali e ammessi a finanziamento per un importo di 1,5M € ciascuno. Tra questi Il progetto TRAINER (CaTalysts foR TrAnsItion to ReNewable Energy FutuRe) presentato dal Dr. Giuliano GIAMBASTIANI dell’Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (ICCOM-CNR) è risultato tra i vincitori e pertanto ammesso a finanziamento.

Il Progetto TRAINER riguarderà lo sviluppo di materiali catalitici innovativi a partire da network carboniosi con specifiche capacità templanti (chimiche e morfologiche) da impiegarsi per l’ancoraggio e la stabilizzazione di fasi attive quali “single-atom” o nanocluster metallici, nonché per la crescita controllata di “coatings” superficiali a base di sufuri metallici altamente difettivi. L’ingegnerizzazione superficiale degli stessi network carboniosi offrirà anche la possibilità di sviluppare materiali catalitici a singola fase “metal-free” per l’attivazione e la conversione di piccole molecole in processi catalitici al cuore delle energie rinnovabili.

Grazie al finanziamento ricevuto, il Dr. GIAMBASTIANI, svolgerà nei prossimi 4 anni parte della sua attività di ricerca nel campo della chimica delle energie rinnovabili presso l’istituto del CNRS di Strasburgo (ICPEES - Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé – Dr. Cuong PHAM-HUU) con il quale intrattiene una proficua collaborazione scientifica oramai da più di 5 anni. il Dr. GIAMBASTIANI manterrà la stretta collaborazione con il suo gruppo di provenienza presso ICCOM-CNR, garantendo così continuità al suo lavoro, interdisciplinarità e internazionalizzazione alla ricerca.

 

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La D.ssa Costanza Papucci, Dottoranda di Ricerca ICCOM-CNR e Università di Siena, ha ricevuto il Premio GIC (Gruppo Interdivisionale di Catalisi della Società Chimica Italiana) per la sua tesi di Laurea "Progettazione, sintesi e caratterizzazione di nuove molecole organiche fotoattive per LSC" svolta presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze. Il premio e' stato consegnato in occasione del Convegno "Nuovi Orientamenti nella Sintesi Organica" tenutosi a Milano il 27 novembre 2017.

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