I ricercatori della Delft University of Technology (TU Delft) hanno sviluppato un catalizzatore efficace in quantità trascurabili. Grazie alla sua forma e durata, il catalizzatore dura molto più a lungo nelle reazioni, risparmiando una grande quantità di energia, prevenire gli sprechi e ridurre i costi. I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Il ricercatore della TU Delft Evgeny Pidko e il suo gruppo adottano un approccio quasi olistico alle reazioni chimiche utilizzando catalizzatori. Queste sostanze svolgono un ruolo importante nell'abbassare le barriere di attivazione per le reazioni chimiche.

Il catalizzatore è presente nella miscela di reazione ma non fa parte dell'equazione della reazione chimica. Quindi in teoria, i catalizzatori dovrebbero poter funzionare per sempre. In pratica, però, i chimici vedono che diventano meno attivi nel tempo. Ciò significa che è necessaria una grande quantità di catalizzatore affinché il processo di reazione funzioni senza intoppi. Il catalizzatore deve quindi essere rimosso dalla miscela di reazione, che è un processo costoso e inquinante. Per l'industria farmaceutica e della chimica fine, non è raro che la produzione di un chilogrammo del prodotto richiesto si traduca in una cinquantina di chili di rifiuti, quindi è una questione di una certa urgenza rendere questi processi chimici più sostenibili.

Nascita e morte

La domanda più importante che deve affrontare il team di Pidko è:in quali circostanze sono attivi i catalizzatori, e perché decadono? Pidko:"Quello che stiamo effettivamente facendo è seguire un catalizzatore dalla sua nascita alla sua morte." Questa ricerca ha ora portato alla scoperta di un nuovo catalizzatore eccezionalmente efficiente. Anche l'uso di quantità "omeopatiche" del catalizzatore è sufficiente affinché la reazione funzioni bene. Per la loro ricerca, i chimici usavano un catalizzatore al manganese che idrogena le molecole, il che significa che un doppio legame nella molecola è rotto e l'idrogeno prende questo posto nella molecola. Questa reazione viene utilizzata principalmente per solidificare oli e grassi.

Pidko:"Per rendere più efficace il catalizzatore, abbiamo giocato per creare più punti di legame per molecola. Abbiamo notato che all'improvviso la reazione è andata molto meglio." Usando la spettroscopia, i ricercatori hanno osservato che il nuovo catalizzatore ha proprietà ideali. Nel suo stato attivato, si apre per promuovere la reazione richiesta. Nel suo stato di riposo il catalizzatore chiude le sue braccia a tenaglia, proteggendo la sua parte attiva. La ricerca del team di Pidko mostra che il catalizzatore può essere utilizzato fino a 200, 000 'cicli." Dice Pidko, "Anche a temperature di 120 °C mantiene la sua integrità. L'efficacia di questo catalizzatore è davvero unica." Invece delle solite 1000 ppm (parti per milione), sono necessarie solo 5 ppm del nuovo catalizzatore. L'utilizzo di tali quantità minime significa che la fase di purificazione normalmente necessaria può essere saltata.

Rendere più verde l'industria chimica

Questo sviluppo è un passo importante nell'inverdimento dell'industria chimica, anche se non può essere utilizzato subito nei processi chimici esistenti, poiché sono necessarie ulteriori ricerche. Ciò che rende questo studio particolarmente innovativo nel campo è l'approccio adottato ai catalizzatori. Pidko conclude, "Seguire meticolosamente l'intero ciclo di vita ci ha dato una migliore comprensione dei catalizzatori e speriamo di poter usare questo approccio per sviluppare più di questi catalizzatori 'omeopatici', che potrebbe rivelarsi rivoluzionario per l'industria chimica."