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9 agosto 2012

Dall’Università di Trieste la combinazione vincente per la combustione pulita del metano

Metano

Una scoperta pubblicata sul numero della rivista internazionale Science (n. 337, 10 agosto 2012) da un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi di Trieste svela come produrre materiali molto più efficaci di quelli esistenti per una combustione pulita del metano.

Metano

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Il processo, che si avvale di catalizzatori in grado di effettuare una combustione catalitica del metano, è stato messo a punto da un gruppo di ricercatori dell’Ateneo triestino, coordinato dal Professor Paolo Fornasiero, e composto dal Dr. Matteo Cargnello e dal Dr. Tiziano Montini, in collaborazione con i gruppi di ricerca del Professor Raymond J. Gorte dell’Università della Pennsylvania (Filadelfia – USA) e del Professor José J. Calvino dell’Università di Cadice (Spagna).

«Il nostro catalizzatore – afferma Paolo Fornasiero – professore associato di chimica generale e inorganica dell’Università di Trieste e associato all’Istituto ICCOM- CNR di Firenze – consente un uso più pulito ed efficiente delle risorse energetiche perché è estremamente reattivo nei confronti della combustione del metano a bassa temperatura: si riduce così l’emissione di gas dannosi, quali ossidi di azoto, che vengono prodotti a temperature più elevate per reazione dell’ossigeno con l’azoto dell’aria. L’utilizzo di un catalizzatore consente quindi un risparmio energetico, un miglioramento della sicurezza del processo industriale e una riduzione dell’impatto ambientale».

Il catalizzatore per la combustione pulita del metano: ricerca Unitn

Il catalizzatore si basa su un approccio innovativo che permette di ingegnerizzare il cuore metallico di palladio all’interno di un guscio poroso, aumentando l’attività catalitica del metallo e stabilizzandolo.

«Si tratta di realizzare un’elegante architettura molecolare – continua Fornasiero – ottenuta con un approccio modulare simile alle costruzioni del famoso “Lego”. Infatti, anziché disporre il metallo sopra l’ossido, come convenzionalmente si fa, abbiamo pensato di costruire prima le particelle di metallo e poi circondarle da uno strato poroso protettivo di ossido di cerio. Si ottengono così delle strutture a sfera con un cuore metallico».

«La procedura è il brillante risultato della combinazione di diverse discipline nel campo delle nanotecnologie. Le tecniche di sintesi utilizzate, infatti, sono comuni nel campo della chimica e della scienza dei materiali ma non erano mai state utilizzate in precedenza in questo settore», spiega Matteo Cargnello, primo co-autore della ricerca, dottore di ricerca in nanotecnologie dell’Università di Trieste e attualmente alla University of Pennsylvania. «Abbiamo ottenuto un materiale che, a parità di metallo inserito, è 30 volte più attivo dei migliori catalizzatori attualmente esistenti. Il metano brucia così completamente a 400 °C, temperatura ben più bassa rispetto ai processi oggi utilizzati». La particolare nanostruttura del materiale sviluppato consente di massimizzare le interazioni utili tra i costituenti e di ridurre il contenuto di palladio e cerio, con conseguente significativo beneficio economico.

«Ridurre l’impatto ambientale e favorire la conversione energetica a costi accessibili è davvero possibile», prosegue Fornasiero. «Le applicazioni future possono essere notevoli: dalle caldaie a metano alle stufe catalitiche, alle turbine a gas per generare corrente con un significativo miglioramento delle prestazioni e riduzione dell’inquinamento prodotto. Ci sono già dei contatti con alcune aziende per il trasferimento tecnologico dei catalizzatori e per un loro ampio uso commerciale in nuove applicazioni; a breve verrà firmato un contratto con un’azienda italiana che produce bruciatori per caldaie a metano».

«La collaborazione internazionale con prestigiosi centri di ricerca – precisa Fornasiero – è stata la chiave di volta che ha consentito di raggiungere l’ambizioso risultato». Pluriennali rapporti di amichevole collaborazione legano, infatti, il gruppo del professor Fornasiero a quelli del Professor Raymond J. Gorte, della University of Pennsylvania, una delle prime 10 università al mondo, e del Professor Juan J. Calvino, direttore del Centro di Eccellenza di Microscopia dell’Università di Cadice.

Il gruppo di ricerca coordinato dal Professor Fornasiero ha una lunga tradizione nello sviluppo di catalizzatori a base d’ossido di cerio per applicazioni industriali, il cui contributo aveva portato già nel 2005 a una pubblicazione sulla rivista Science.

La ricerca è stata realizzata grazie a un contributo dell’Università degli Studi di Trieste che, tra l’altro, ha finanziato la borsa di dottorato di ricerca di Matteo Cargnello e ha assegnato al Gruppo del Professor Fornasiero un finanziamento specifico (Fondo di Ricerca di Ateneo 2011), del Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM) che ha cofinanziato l’assegno di ricerca del Dr. Tiziano Montini, e dell’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici del CNR (ICCOM-CNR) di Firenze.

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