Un team di ricerca internazionale ha utilizzato le nanoparticelle per convertire l'anidride carbonica in preziose materie prime. Gli scienziati della Ruhr-Universität Bochum in Germania e dell'Università del New South Wales in Australia hanno adottato il principio degli enzimi che producono molecole complesse in reazioni a più fasi. Il team ha trasferito questo meccanismo a nanoparticelle metalliche, noti anche come nanozimi. I chimici usavano l'anidride carbonica per produrre etanolo e propanolo, che sono materie prime comuni per l'industria chimica.

Il team guidato dal professor Wolfgang Schuhmann del Centro di elettrochimica di Bochum e dalla professoressa Corina Andronescu dell'Università di Duisburg-Essen, insieme al team australiano guidato dal professor Justin Gooding e dal professor Richard Tilley, riportato in Giornale della Società Chimica Americana il 25 agosto 2019.

"Il trasferimento delle reazioni a cascata degli enzimi a nanoparticelle cataliticamente attive potrebbe essere un passo decisivo nella progettazione di catalizzatori, "dice Wolfgang Schuhmann.

Particella con due centri attivi

Gli enzimi hanno diversi centri attivi per le reazioni a cascata, che sono specializzati in determinate fasi di reazione. Per esempio, un singolo enzima può produrre un prodotto complesso da un materiale di partenza relativamente semplice. Per imitare questo concetto, i ricercatori hanno sintetizzato una particella con un nucleo d'argento circondato da uno strato poroso di rame. Il nucleo d'argento funge da primo centro attivo, lo strato di rame come secondo. I prodotti intermedi formati nel nucleo d'argento reagiscono quindi nello strato di rame per formare molecole più complesse, che alla fine lasciano la particella.

Nel presente lavoro, il team tedesco-australiano ha dimostrato che la riduzione elettrochimica dell'anidride carbonica può avvenire con l'aiuto dei nanozimi. Diverse fasi di reazione sul nucleo d'argento e sul guscio di rame trasformano il materiale di partenza in etanolo o propanolo.

"Ci sono anche altre nanoparticelle che possono produrre questi prodotti dalla CO ₂ senza il principio a cascata, " dice Wolfgang Schuhmann. "Tuttavia, richiedono molta più energia."

I ricercatori ora vogliono sviluppare ulteriormente il concetto della reazione a cascata nelle nanoparticelle per poter produrre selettivamente prodotti ancora più preziosi come l'etilene o il butanolo.