Spesso in Italia vengono realizzate ricerche all’avanguardia a livello mondiale, peccato che poi siamo sempre gli ultimi nel mettere in pratica i frutti di tali ricerche …

http://www.ilfattoquotidiano.it/2012/08/20/metano-universita-di-trieste-e-pennsylvania-studiano-catalizzatore-a-emissioni-zero/329634/

Metano, università di Trieste studia catalizzatore ‘a emissioni zero’

Un team di ricercatori in collaborazione con le università della Pennsylvania e di Cadice ha messo a punto un nuovo dispositivo per la combustione del metano che aumenta l’efficienza e riduce le emissioni. Il principio utilizzato è largamente usato nelle nanotecnologie

di Elio Cogno | 20 agosto 2012

Un nuovo catalizzatore messo a punto dai ricercatori dell’Università di Trieste in collaborazione con la Pennsylvania University promette di ottenere un impatto ambientale praticamente ad emissioni zero, grazie alle ricerche condotte da Matteo Carganello con la collaborazione di Paolo Fornasiero e Tiziano Montini. Nonostante il metano sia decisamente più efficiente dal punto di vista ambientale rispetto al carbone e al petrolio, il suo utilizzo non è privo di emissioni a cui si deve aggiungere un certo deterioramento degli attuali catalizzatori per colpa delle alte temperature a cui vengono sottoposti. I catalizzatori non sono altro che degli intermediari che permettono ad una reazione chimica di avvenire più velocemente, in modo più sicuro oppure restituendo materiali di scarto innocui: lo stesso principio utilizzato dalle marmitte catalitiche. In modo particolare per il metano, gli attuali catalizzatori utilizzano una struttura di nanoparticelle metalliche di Palladio, depositate su ossidi di Cerio e permettono di raggiungere una certa efficienza intorno ai 600/700 gradi centigradi. Una temperatura che non è priva di piccole emissioni e che nel tempo porta al deterioramento dei componenti interni utilizzati.

La ricerca condotta in collaborazione con l’Universidad de Cádiz (Spagna) i cui risultati sono stati pubblicati su Science, utilizza essenzialmente le stesse materie prime, ma ad essere rivoluzionario è il metodo con cui queste vengono assemblate. “È difficile venirne a capo con materiali che sono abbastanza attivi e sufficientemente stabili da resistere alle dure condizioni di combustione del metano – ha commentato Raymond Gorte, professore al Dipartimento di chimica biomolecolare della Pennsylvania – ma i nostri materiali sembrano decisamente promettenti”. Il principio utilizzato è quello di un auto-assemblaggio di nanoparticelle: le particelle di Palladio di appena 1,8 nanometri di diametro vengono circondate da gusci protettivi di Cerio poroso andando così a formare delle piccole sfere con un cuore metallico all’interno. Per evitare la formazione di grumi che potrebbero compromettere l’efficienza, il tutto viene depositato su una superficie idrofoba con ossidi di alluminio che permettono di ottenere una distribuzione uniforme delle particelle. “Queste tecniche sono comuni negli studi di nanotecnologie, ma credo che sia un approccio del tutto nuovo nella produzione di catalizzatori”, ha aggiunto Gotre.

La struttura messa a punto dai ricercatori è sorprendentemente più efficiente rispetto agli attuali catalizzatori di quasi 30 volte, permettendo di sfruttare a pieno la combustione del metano e avendo praticamente emissioni zero. Ad incoraggiare la ricerca sono state anche le temperature raggiunte: se normalmente erano necessari 600/700 C°, per i nuovi catalizzatori “made in Italy” basteranno appena 400 gradi permettendo così di evitare il tradizionale deterioramento dei materiali. “Possiamo immaginare che questo catalizzatore contribuirà alla lotta contro l’inquinamento dei gas di scarico delle automobili e magari riuscirà a migliorare anche l’efficienza delle turbine a gas”, ha dichiarato Matteo Garganello. Nonostante l’inquinamento atmosferico sia inferiore agli altri combustibili, gli ossidi di azoto e le parti di gas non bruciato che vengono riversate in atmosfera contribuiscono al gas serra quasi 20 volte in più che la CO2. Ad essere rivoluzionaria è quindi la struttura delle particelle che permette, a parità di materiali, di ottenere risultati importanti in efficienza ed emissioni. Il secondo stadio della ricerca mirerà proprio in questa direzione, cercando di utilizzare materiali differenti, così da trovare il catalizzatore migliore: “Possiamo utilizzare il metodo di assemblaggio – conclude Carganello – per testare diversi tipi di metalli ed ossidi. Questo processo ci permetterà di stilare un’intera biblioteca di materiali, alcuni dei quali potrebbero essere ottimi catalizzatori per reazioni chimiche che vanno anche oltre la combustione del metano”.

http://www.scienzainrete.it/contenuto/news/metano-pulito

Metano pulito

La rivista internazionale Science pubblica oggi (n. 337, 10 agosto 2012) i risultati di una ricerca volta a produrre nuovi materiali più efficaci nella combustione pulita del metano. Gli autori dello studio fanno parte di un gruppo di ricerca congiunto tra l’Istituto di Chimica dei Composti Organo Metallici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ICCOM – Cnr di Firenze) e l’Università di Trieste, coordinato da Paolo Fornasiero, professore associato di chimica generale e inorganica.

Si tratta di una classe innovativa di catalizzatori in grado di rendere i processi industriali di produzione energetica da metano più puliti ed efficienti, con un miglioramento dei parametri di sicurezza e una notevole riduzione dell’impatto ambientale. I catalizzatori in questione sono infatti estreamente reattivi alla combustione del metano a bassa temperatura e il loro utilizzo consente, quindi, di evitare l’emissione di gas serra che vengono invece prodotti a temperature più elevate per reazione dell’ossigeno con l’azoto dell’aria (gli ossidi d’azoto). I materiali ad oggi utilizzati come catalizzatori in questi processi sono costituiti da un substrato di ossido ricoperto da un metallo, generalmente palladio. Il team di  Fornasiero ha pensato invece di ingegnerizzare prima le particelle di metallo, per poi circondarle da uno strato poroso protettivo di ossido di cerio, aumentando in questo modo l’attività catalitica del cuore metallico di palladio, stabilizzandolo. Il materiale ottenuto risulta essere 30 volte più attivo dei catalizzatori con le migliori prestazioni utilizzati finora, a parità di metallo utilizzato. Grazie al nuovo catalizzatore, il metano può, infatti, bruciare completamente a una temperatura molto più bassa rispetto ai standard industriali (400 °C). La nanostruttura del materiale sviluppato consente, inoltre, di massimizzare le interazioni utili tra i costituenti, riducendo la quantità di palladio e cerio necessari: un beneficio anche economico, insomma.

Matteo Cargnello, primo co-autore della ricerca, dottore di ricerca in nanotecnologie dell’Università di Trieste e attualmente alla University of Pennsylvania, ha così descritto i risultati: «La procedura è il brillante risultato della combinazione di diverse discipline nel campo delle nanotecnologie. Le tecniche di sintesi utilizzate, infatti, sono comuni nel campo della chimica e della scienza dei materiali ma non erano mai state utilizzate in precedenza in questo settore».

Paolo Fornasiero ha precisato che «La collaborazione internazionale con prestigiosi centri di ricerca è stata la chiave di volta che ha consentito di raggiungere l’ambizioso risultato». Il gruppo di ricerca coordinato dal Professor Fornasiero ha infatti una lunga tradizione nello sviluppo di catalizzatori a base d’ossido di cerio per applicazioni industriali (il cui contributo aveva già fruttato una pubblicazione sulla rivista Science nel 2005) e in questo caso si è unito a quelli del Professor Raymond J. Gorte, della Università della Pensilvania – una delle prime 10 università al mondo – e del Professor Juan J. Calvino, direttore del Centro di Eccellenza di Microscopia dell’Università di Cadice.

Diverse sono le ulteriori applicazioni future prevedibili: dalle caldaie a metano alle stufe catalitiche, alle turbine a gas per generare corrente (con i relativi miglioramenti delle prestazioni e riduzione dell’inquinamento prodotto). E’ già prevista la firma di un contratto con un’azienda italiana produttrice di bruciatori per caldaie a metano.

10 agosto, 2012

Marco Milano

Tags: , , ,