Raggiungere la “dream reaction”, la reazione - a lungo cercata - che permette di convertire i gas serra in combustili green, non è più solo un sogno, ma una prospettiva scientifica incoraggiata dai risultati di uno studio che ha riunito i principali enti di ricerca e gli Atenei del Friuli Venezia Giulia.

Il Consiglio nazionale delle ricerche con l’Istituto Officina dei materiali di Trieste (Cnr-IOM), l’Università di Udine, l’Università di Trieste, Elettra Sincrotrone e Area Science Park hanno messo in atto una sinergia che ha costituito un gruppo di ricerca ampio e interdisciplinare: la collaborazione al progetto ha consentito la messa a punto di una tecnologia per la preparazione di catalizzatori innovativi in grado di promuovere la trasformazione del metano, un potente gas serra che incide negativamente sul bilancio energetico del pianeta favorendo il riscaldamento globale.  

La metodologia individuata ha riguardato, in particolare, la possibilità di convertire direttamente il metano in metanolo, un prezioso alleato nel processo di transizione energetica, attraverso un nuovo materiale a basso costo a base di Cerio e Rame, le cui proprietà catalitiche sono state esplorate grazie alle tecniche all’avanguardia disponibili presso i poli universitari e centri di ricerca della regione. 

“È stata investigata la possibilità di sintetizzare dei materiali innovativi a basso costo, evitando l’utilizzo di solventi aggiuntivi e passaggi dispendiosi in fase di preparazione: questa tecnologia sfrutta semplicemente la forza meccanica che va a modificare la struttura del materiale di partenza e lo rende più efficiente nel trasformare il metano in altre molecole”, spiegano Silvia Mauri, ricercatrice di Cnr-Istituto Officina dei Materiali e Rudy Calligaro, ricercatore dell’Università di Udine, entrambi autori del lavoro. 

“Il risultato è stato duplice: da un lato aver identificato un materiale promettente per il processo di catalisi, dall’altro aver implementato le nostre conoscenze sui meccanismi che stanno alla base dell’efficacia di questi materiali. Questo è stato possibile grazie all’utilizzo di tecniche avanzate che utilizzano la luce di sincrotrone, unitamente alla potenza di calcolo oggi disponibile. In questo modo, sarà da ora in poi più semplice e veloce migliorare ulteriormente il design e l’utilizzo di questi catalizzatori”. 

Lo studio ha, quindi, implicazioni importanti nel supportare il processo della transizione energetica imposta dalle conseguenze del riscaldamento globale: “Il metano è una risorsa preziosa e la sua valorizzazione rappresenta una sfida importante nella catalisi eterogenea: per questo la comunità scientifica di tutto il mondo sta concentrando i suoi sforzi nella ricerca di nuovi materiali che ne facilitino i processi di trasformazione in prodotti che possano essere utilizzati in modo più sostenibile”, aggiunge Luca Braglia di Area Science Park. “Questo studio fondamentale, identifica una nuova classe di catalizzatori preparati in modo economicamente e ambientalmente più sostenibile. Conferma, inoltre, come l’utilizzo simultaneo di più tecniche avanzate e competenze interdisciplinari sia necessario per identificare e sviluppare di nuovi materiali e tecnologie a supporto della transizione ecologica”. 

Del gruppo di lavoro ha fatto parte anche Carlo Federico Pauletti, dottorando di ricerca in Fisica dell’Università di Trieste: “Ho contribuito al progetto realizzando al computer un modello che rappresentasse il catalizzatore sintetizzato e caratterizzato dai gruppi di ricerca del prof. Alessandro Trovarelli (UniUD) e del dott. Piero Torelli (Cnr-IOM), per poi studiarne il comportamento tramite delle simulazioni numeriche. Quanto è emerso dal nostro studio è, in accordo con i risultati sperimentali, una promettente attività per quanto riguarda la conversione diretta di metano in metanolo, dovuta alle particolari caratteristiche nano-strutturali del materiale, osservate anche negli esperimenti. 

L'ampia varietà di tecniche, sia sperimentali che teoriche, utilizzate nello studio di questo sistema costituisce, secondo il dottorando UniTS, un notevole valore aggiunto: "Ha migliorato notevolmente la nostra comprensione di questa reazione e del materiale utilizzato e la grande molteplicità di approcci ha reso molto stimolante il lavoro, grazie al confronto continuo con i ricercatori di tutti gli enti coinvolti", commenta Pauletti.

La ricerca, che conferma il ruolo di primo piano assunto dall’Italia nell’affrontare la sfida cruciale della transizione verde e dei nuovi materiali, dimostra come la cooperazione tra le eccellenze scientifiche regionali porti risultati di grande impatto. I risultati di questa collaborazione sono stati descritti sulla rivista scientifica statunitense “Small”, edita da Wiley, che le ha dedicato anche la copertina.