CO₂: da problema a risorsa per la chimica sostenibile

Quando si parla di CO₂, il pensiero corre subito alle emissioni e al cambiamento climatico. Ma l’anidride carbonica potrebbe avere anche un’altra funzione: diventare una materia prima utile per rendere la chimica più sostenibile. È quanto emerge da uno studio internazionale pubblicato su Science, al quale hanno partecipato anche il Politecnico di Milano e il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”.

La novità: usare la CO₂ come fonte di ossigeno

La ricerca dimostra che l’anidride carbonica può essere impiegata non soltanto come fonte di carbonio, ma anche come fonte di ossigeno in una reazione molto importante della chimica organica: la scissione controllata dei doppi legami presenti negli alcheni. Da queste trasformazioni si ottengono molecole essenziali per l’industria chimica, farmaceutica e dei materiali.

Addio a reagenti aggressivi?

Oggi queste reazioni vengono spesso realizzate utilizzando ozono, metalli pesanti o altri ossidanti particolarmente reattivi. Si tratta di sostanze efficaci ma che possono comportare problemi di sicurezza, costi elevati e maggiore produzione di scarti.

Il nuovo approccio sostituisce questi reagenti con una combinazione di CO₂, luce visibile e un catalizzatore a base di ferro. Il processo si svolge inoltre a temperatura ambiente e pressione atmosferica, caratteristiche che lo rendono particolarmente interessante dal punto di vista della sostenibilità.

Come funziona

Al centro della scoperta c’è un innovativo catalizzatore composto da atomi isolati di ferro supportati su nitruro di carbonio. Quando viene illuminato, il materiale attiva la CO₂ e ne utilizza l’ossigeno per trasformare gli alcheni in chetoni e acidi carbossilici, composti molto richiesti dalla chimica industriale.

I ricercatori hanno testato il metodo su 45 differenti molecole, ottenendo risultati promettenti e una buona selettività anche in presenza di gruppi chimici particolarmente delicati.

Il ruolo del Politecnico di Milano

Il contributo del Politecnico si è concentrato sulla progettazione e sulla caratterizzazione del catalizzatore. Alla ricerca hanno partecipato il professor Gianvito Vilé e la ricercatrice post-dottorale Xiufang He. 

«Questo studio mostra che i catalizzatori ad atomo singolo continuano ad aprire nuove opportunità per rendere i processi chimici più efficienti, selettivi e sostenibili», sottolinea Vilé. «È un risultato fondamentale che suggerisce nuove strade per sviluppare processi di ossidazione più sicuri e meno dipendenti da reagenti aggressivi».

Una scoperta ancora lontana dal mercato, ma importante

La tecnologia non è ancora pronta per l’applicazione industriale. Tuttavia, il risultato ottenuto dal team internazionale guidato dall’Università di Bayreuth fornisce una dimostrazione concreta di come una molecola considerata problematica possa diventare una risorsa per la chimica del futuro.

In altre parole, la CO₂ potrebbe non essere soltanto qualcosa da ridurre, ma anche una materia da valorizzare all’interno di processi produttivi più efficienti e sostenibili.