Numero 18 del 2020

Titolo: Sostenibilità- Ecco gli interruttori molecolari che catturano l'anidride carbonica. E l'ambiente ringrazia

Autore: Sara Moraca

Articolo:
(da «Corriere.it» del 6 settembre 2020)
Il progetto è frutto del gruppo di lavoro guidato dal premio Nobel Ben Feringa a cui ha collaborato anche l'Università degli Studi della Bicocca
Il materiale poroso che respira
Inspira ed espira a comando azionando un interruttore. È il materiale poroso che respira catturando e rilasciando anidride carbonica solo quando riceve uno stimolo luminoso a una specifica lunghezza d'onda progettato grazie alla collaborazione dei gruppi di ricerca guidati dal Premio Nobel 2006 per la chimica, l'olandese Ben Feringa, e dal prof. Sander Wezenberg dell'Università di Groningen e dalla prof.ssa Angiolina Comotti, professore ordinario di Chimica Industriale del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università degli Studi di Milano - Bicocca.
Le nanotecnologie abilitanti
I comuni materiali presentano molteplici proprietà e funzioni che, generalmente, possono variare con la temperatura o pressione. La vera sfida per gli scienziati dei materiali è progettare prototipi che siano in grado di rispondere a uno stimolo per eseguire un'azione attraverso l'inserimento di un interruttore su scala nanometrica sensibile ad uno specifico comando. L'interruttore molecolare, ovvero molecole che possono ricevere uno stimolo o un comando e attivare una funzione, appartiene al settore delle nanotecnologie abilitanti e offre prospettive stimolanti per la creazione di materiali responsivi on-off attivati con un semplice «click».
Lo stimolo della luce o del calore
Ispirandosi ai sistemi biologici in grado di sviluppare processi dinamici, numerosi gruppi di ricerca hanno sviluppato in questi anni diverse macchine e interruttori molecolari artificiali in soluzioni capaci di compiere determinate funzioni. L'organizzazione di macchine ed interruttori molecolari allo stato solido è in grado di trasformare cambiamenti nanoscopici stimolati dalla luce o dal calore in lavoro di utilità pratica. Questa sfida è stata raccolta e vinta dai ricercatori, dottorandi e studenti laureandi del corso di laurea di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano Bicocca che hanno sfruttato i materiali dotati di elevata porosità, grazie alla quale si crea un'impalcatura leggera e porosa che non impedisce il moto dell'interruttore molecolare controllato dalla luce-calore incorporato nel materiale stesso. Questi nuovi materiali prototipali portano alla generazione di proprietà macroscopiche come per esempio la regolazione della quantità di Co2 assorbita gestita da stimoli esterni.
Come una spugna
«Il progetto supporta una sfida attualmente molto attiva nel settore della Scienza dei Materiali, quella di produrre solidi con proprietà attive o modulabili a comando, in modo che ad uno stimolo segue un comportamento utile. Questa spugna in grado di catturare l'anidride carbonica potrebbe aiutare a risolvere alcuni degli attuali problemi esistenti nell'ambito delle tecnologie della carbon capture, ovvero il fatto che scindere l'anidride carbonica dagli altri gas per un eventuale riutilizzo è attualmente molto costoso», spiega Comotti.
Trasporto dei gas
Ma queste spugne possono anche avere altre importanti applicazioni. Alcuni materiali possono infatti favorire un più efficace stoccaggio dei gas, tra cui il metano: il gas, infatti, non viene consumato vicino al luogo di estrazione, generalmente viene compresso e trasportato. Immagazzinare più gas potrebbe rivelarsi una soluzione importante per ridurre i tempi e i costi di trasporto, nonché permettere uno stoccaggio di una maggiore quantità di gas a parità di capienza del container. Si tratta di ordine di grandezza notevoli: questi materiali innovativi possono permettere un immagazzinamento di 3-4 volte superiore rispetto alla norma, permettendo anche di risparmiare costi energetici e ridurre gli impatti ambientali.