I passi della ricerca (2)

ROMA – focus\aise - La scienza ha da tempo riconosciuto che l’interazione con la natura ha sull’uomo numerosi effetti positivi, soprattutto oggi che molti di noi trascorrono la maggior parte delle giornate in ambienti chiusi. Oltre a essere una vera e propria terapia per il corpo e per la mente, essa ci fornisce però anche tanti altri “servizi” utili per rendere migliore la nostra esistenza in vari ambiti. Per scoprirne alcuni, l’Ufficio Stampa del Consiglio Nazionale delle Ricerche ha dedicato il nuovo numero dell’Almanacco della Scienza on line da oggi alla “natura amica”, ricorrendo al supporto delle ricercatrici e dei ricercatori del Cnr.
Nel Focus, Francesca Battistelli dell’Istituto sull’inquinamento atmosferico parla della “nature based-solution”, strategia attuata nel contesto urbano per ottenere società più sostenibili; a spiegare le caratteristiche dei tessuti naturali è Irene Bonadies dell’Istituto per i polimeri compositi e biomateriali; Emanuela Pedrazzini dell’Istituto di biologia e biotecnologia agraria (Ibba) illustra i “plantibody”, anticorpi per uso umano ottenuti da piante geneticamente modificate; al centro dell’intervento di Barbara Menin dell’Ibba c’è invece l’effetto biostimolante che le microalghe hanno sulle piante.
Giorgio Matteucci, direttore dell’Istituto per la bioeconomia, chiarisce i benefici della bioeconomia; Giuseppina De Luca dell’Istituto per le tecnologie della costruzione si concentra poi sulla bioedilizia; Lorenza Pratali dell’Istituto di fisiologia clinica evidenzia il ruolo determinante della “citizen science” per supportare le istituzioni nella ricerca ambientale; Flavia Bartoli dell’Istituto di scienze del patrimonio culturale spiega come la natura possa valorizzare il patrimonio culturale.
Il tema torna in Salute a tavola, in cui Concetta Montagnese dell’Istituto di scienze dell’alimentazione chiarisce i benefici per l’organismo dei cibi naturali; in Vita di mare in cui Ester Cecere dell’Istituto di ricerca sulle acque illustra gli effetti positivi che il mare ha sulla nostra salute e i suoi servizi ecosistemici; in Cinescienza, dedicata al film “Il libro della giungla” commentato da Emiliano Mori dell’Istituto di ricerca sugli ecosistemi terrestri; nei Sonetti matematici con un componimento in dialetto romanesco con il quale Alessandro Moriconi dell’Istituto di ingegneria del mare ricorda che la natura è fonte di ispirazione anche per la scienza.
E l’argomento è presente in qualche modo anche in Altra ricerca con la mostra dedicata a San Francesco, in corso a Roma; con quella sulle sfide al cambiamento climatico, affrontate già dai nostri antenati, visitabile a Firenze; con l’esposizione fotografica sulle bellezze della natura allestita a Milano; con il premio Laura Conti per le tesi di laurea che presentano attenzione all’ambiente e con le due giornate di studio che si svolgono a Cremona il 29 e 30 novembre, finalizzate ad avviare una gestione di sviluppo del territorio attenta alla conservazione del valore naturalistico delle città. E torna nelle Recensioni con i volumi “Paradiso” (Garzanti) “Sete” (Ponte alle Grazie) e “SoS Terra” (Carocci editore).
Nel Faccia a faccia l’intervista a Giampaolo Morelli.
In Altra ricerca si parla anche della mostra su Guglielmo Marconi, visitabile al Vittoriano di Roma fino al 25 aprile. Nelle Recensioni si ricordano poi i volumi “Il mondo dei colori” (Bollati Boringhieri), “Intelligenza umana e intelligenza artificiale” (Pendragon), “Elusive” (Castelvecchi editore), “Tutti i mondi possibili” (Cortina editore).
Uno studio dal titolo "Photocatalytic Semi-Hydrogenation of Acetylene to Polymer-Grade Ethylene with Molecular and Metal–Organic Framework Cobaloximes", pubblicato sulla prestigiosa rivista "Advanced Materials", il team di ricerca internazionale coordinato da Francesca Arcudi e Luka Ðordevic del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova e da Joe Hupp della Northwestern University (Illinois, USA) ha riportato una strategia efficiente e rivoluzionaria per convertire l’acetilene in etilene attraverso la luce solare, rappresentando un’alternativa sostenibile al processo utilizzato in industria.
L’etilene è la sostanza chimica organica più importante dell’industria moderna: con una produzione annua che raggiunge 200 milioni di tonnellate, le sue applicazioni spaziano dalla produzione di circa il 60% di tutte le plastiche alla gestione agricola, fino alla sintesi di numerosi prodotti chimici e composti organici.
Oggigiorno l’etilene viene prodotto principalmente attraverso la pirolisi petrolchimica di idrocarburi, un processo industriale che introduce delle impurezze di acetilene che limitano il diretto utilizzo dell’etilene prodotto. Per questo motivo, in industria, l’etilene deve essere prima purificato dall’acetilene in un processo di trasformazione che attualmente presenta grandi problematiche in termini di sostenibilità poiché necessita di alte temperature e metalli nobili – costosi e difficili da reperire – come catalizzatori. Nonostante i progressi compiuti, queste strategie tradizionali per la conversione dell’acetilene in etilene possiedono ancora una selettività relativamente bassa (ossia l’acetilene non viene soltanto convertito nel desiderato etilene, ma una parte di esso viene anche convertito in prodotti non desiderati).
"Abbiamo scoperto che una classe di molecole a base di cobalto, un metallo non nobile, è in grado di ridurre l’acetilene ad etilene impiegando la luce come fonte energetica. Con il nostro sistema, rispetto a quello utilizzato in industria, è possibile far avvenire questa importante trasformazione chimica a temperatura ambiente impiegando dei materiali poco costosi", spiega Francesca Arcudi, corresponding author dello studio e docente al dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova.
I ricercatori hanno scoperto che a essere responsabile delle elevate prestazioni dei loro sistemi è la formazione di una particolare specie di cobalto.
"Grazie all’impiego della luce abbiamo generato dei cobalto idruri altamente reattivi e selettivi per questa reazione. Inoltre, è importante sottolineare che siamo stati in grado di sviluppare dei materiali che possono anche essere riciclati", aggiunge Anna Fortunato, assegnista di ricerca del dipartimento di Scienze Chimiche e co-prima autrice dell’articolo.
Francesca Arcudi e Luka Ðordevic sono stati i primi, nel 2022, a dimostrare un’alternativa sostenibile a questa reazione industriale mediante l’utilizzo della luce e lo studio appena pubblicato rappresenta un significativo passo avanti in termini di efficienza e selettività verso la reale implementazione industriale di questo rivoluzionario processo guidato dalla luce. Il sistema riportato dal gruppo di giovani ricercatori patavini ha mostrato sorprendenti risultati: rispetto ai processi tradizionali che raggiungono una selettività di circa l’85% per l’etilene con una conversione di acetilene del 90%, questo nuovo sistema che utilizza la luce raggiunge una selettività superiore al 99,9% per l’etilene con una completa conversione di acetilene. Tali efficienze e selettività sono state raggiunte in meno di un’ora di irradiazione.
"Le alte efficienze riportate in questo studio, oltre a rendere il nostro sistema un’alternativa sostenibile all’attuale processo di purificazione dell’etilene, aprono anche nuove prospettive per produrre etilene puro direttamente dall’acetilene utilizzando la luce solare, fonte di energia pulita, inesauribile e rinnovabile", spiega Luka Ðordevic, corresponding author dello studio e docente al dipartimento di Scienze Chimiche dell’Ateneo patavino.
La ricerca di nuove molecole e materiali è cruciale per facilitare la transizione verso un’industria chimica più sostenibile. Lo studio apre la strada a una rivoluzionaria metodologia che sostituisce le alte temperature con la luce per purificare questa importante molecola chimica, oltre a rappresentare un’alternativa produzione di etilene che potrebbe del tutto eliminare la pirolisi petrolchimica di idrocarburi utilizzando un metodo più pulito ed efficiente.
Lo studio è stato svolto nell’ambito del progetto europeo ERC Starting Grant recentemente finanziato dall’Unione Europea del professor Luka Ðordevic, e dei progetti di ricerca della dottoressa Francesca Arcudi per il programma Rita Levi Montalcini del Ministero dell’Università e della Ricerca e per lo STARS consolidator grant che le è stato recentemente finanziato dall’Università di Padova. (focus/aise)