Un team di ricercatori, tra cui scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia (DOE) e dell'Università di Yale, ha scoperto come una molecola d'acqua aiuta una molecola a base di cobalto nella conversione dell'anidride carbonica in monossido di carbonio, un elemento costitutivo versatile per vari prodotti come plastiche e carburanti. Lo studio suggerisce che la messa a punto dell’ambiente attorno a un catalizzatore potrebbe rendere le reazioni catalitiche più efficienti e rispettose dell’ambiente.

L’anidride carbonica è un gas serra che contribuisce al cambiamento climatico. La conversione della CO2 in prodotti utili potrebbe mitigarne l’impatto ambientale producendo risorse preziose. Tuttavia, lo sviluppo di catalizzatori efficienti per guidare questa reazione di conversione rimane una sfida significativa.

Il gruppo di ricerca si è concentrato su una molecola a base di cobalto nota come complesso porfirinico di cobalto. Hanno utilizzato una combinazione di tecniche di spettroscopia a raggi X e di neutroni presso il National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) e il Center for Functional Nanomaterials (CFN), entrambi gli uffici del DOE Office of Science User Facilities situati presso il Brookhaven Lab, oltre a calcoli teorici , per studiare come la presenza di una molecola d'acqua influenza l'attività catalitica del complesso porfirinico del cobalto.

Le loro scoperte hanno rivelato che la molecola d'acqua aumenta significativamente il potere catalitico della molecola facilitando la formazione e la stabilizzazione di un intermedio cruciale nel percorso della reazione. Questo intermedio, che contiene sia anidride carbonica che un protone della molecola d'acqua, è essenziale per convertire l'anidride carbonica in monossido di carbonio.

La ricerca fornisce preziose informazioni su come l'ambiente locale attorno a un catalizzatore può influenzarne l'attività catalitica. Progettando attentamente l'ambiente del catalizzatore, è possibile migliorare l'efficienza catalitica e la selettività per convertire l'anidride carbonica nei prodotti desiderati, portando potenzialmente a processi chimici più ecologici e sostenibili in futuro.

Lo studio, intitolato “Riduzione elettrochimica della CO2 assistita dall’acqua a CO mediata da un complesso di porfirina di cobalto”, è stato pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie International Edition.