Un nuovo test per i catalizzatori industriali sviluppato dai chimici dell'Università di Utrecht utilizza molecole fluorescenti per mostrare quale dei tre catalizzatori funziona meglio degli altri. Questo rende molto più facile lavorare sul miglioramento dei catalizzatori, allo stesso tempo, rendendo più sostenibili i processi di produzione nell'industria chimica. I ricercatori, sotto la guida del Prof. Bert Weckhuysen, pubblicheranno i loro risultati in Chimica della natura del 5 novembre.

Nella loro ricerca, i chimici di Utrecht hanno studiato la produzione sostenibile di metanolo, uno degli elementi costitutivi di prodotti come la plastica. Il metanolo sostenibile può essere sintetizzato dall'anidride carbonica e dal gas idrogeno prodotti utilizzando l'energia eolica, energia solare o rifiuti domestici. Il catalizzatore è necessario per garantire che la reazione produca quanto più metanolo e il minor numero possibile di sottoprodotti, alla temperatura ideale. La composizione e la porosità del catalizzatore sono aspetti importanti del processo, ma così è la sua forma.

"Gli scienziati studiano i catalizzatori nella loro forma in polvere, ma gli impianti chimici usano i catalizzatori nella loro forma sagomata, quindi volevamo trovare un metodo che potessimo usare per studiare in dettaglio tali corpi catalizzatori, " spiega Bert Weckhuysen, professore di catalisi, energia e sostenibilità all'Università di Utrecht. A quello scopo, i ricercatori hanno portato in laboratorio un'attrezzatura simile a una macchina per la pasta, per produrre catalizzatori in una varietà di forme e dimensioni.

Il prof. Weckhuysen e colleghi hanno studiato le cellule "colorando" parti di esse con molecole fluorescenti. Al microscopio a fluorescenza, potevano vedere chiaramente dove si trovano i componenti e come si muovono attraverso la cella. Weckhuysen ei suoi colleghi hanno utilizzato la stessa tecnica inserendo molecole fluorescenti nel catalizzatore ed esaminando i risultati al microscopio a fluorescenza.

"Puoi vedere a colpo d'occhio che effetto hanno le diverse forme, dimensioni e composizioni del catalizzatore possono avere, "dice il dottor Gareth Whiting, autore principale della pubblicazione. Whiting ha prodotto un'intera serie di catalizzatori che differivano per forma, composizione, e spessore. Ha quindi testato il loro funzionamento nel convertire le materie prime in metanolo utilizzando le molecole fluorescenti. Al microscopio, poteva vedere quanto bene le molecole raggiungessero le posizioni nelle particelle di catalizzatore dove avviene la reazione chimica. La resa in metanolo indicava anche quanto fossero efficaci le particelle di catalizzatore.

"Questi risultati sono stati sorprendentemente facili da spiegare e prevedere utilizzando modelli di accessibilità delle sonde fluorescenti, " Whiting spiega. "Così facendo, abbiamo dimostrato che il nostro modello di ricerca è estremamente robusto. I produttori e gli utilizzatori di catalizzatori hanno ora un nuovo, veloce, e un modo semplice per vedere se le modifiche alla ricetta o alla forma di un catalizzatore hanno effetti positivi o negativi."

Il laboratorio di Bert Weckhuysen è noto per le tecniche altamente avanzate che sviluppa per esaminare i catalizzatori durante una reazione chimica. "Ma credo che sia importante legare la scienza avanzata alla pratica quotidiana, " dice Weckhuysen. "Solo così potremo effettivamente fare progressi quando si tratta di questioni come una produzione più sostenibile di materiali ed energia. Più, è così divertente lavorare sulle cose da una prospettiva completamente diversa".