Istituto di chimica dei composti organo metallici (ICCOM)

Descrizione

L'Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (ICCOM) è attualmente articolato su una sede centrale a Firenze, su due UOS localizzate a Pisa e Bari e su una Unità Distaccata situata presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Trieste. Nell'insieme ICCOM conta al momento della compilazione del presente consuntivo un totale di 48 ricercatori, 9 collaboratori tecnici e 8 collaboratori di amministrazione di cui 3 a tempo indeterminato. Dal 2006, ICCOM gestisce amministrativamente il Centro di Microscopie Elettroniche (CEME) dell'Area di Ricerca CNR di Firenze ed il relativo personale.

Nel 2013, ICCOM si è avvalso anche di oltre 40 ricercatori associati, per la maggior parte Ricercatori universitari provenienti da 8 Università italiane. Tra i Ricercatori Associati si contano anche due unità di personale ex-ICCOM già collocato a riposo, ma associato all'istituto. I giovani ricercatori, italiani e stranieri, con assegno di ricerca, contratto di collaborazione continuativa coordinata, o borsa di studio dottorale sono stati oltre 30, numerosi anche gli studenti in tesi di laurea sia per il percorso magistrale che per conseguire il Dottorato di Ricerca. Nel 2013 l'Istituto ha anche ospitato vari scienziati visitatori di altri paesi (Germania, Russia, Francia, Polonia) che hanno trascorso periodi di studio di durata variabile, da due settimane ad un anno, presso i laboratori ICCOM.

L'attività di formazione ed alta formazione di ricercatori italiani ed europei nel 2010 è stata pertanto in linea con quella che ha da sempre caratterizzato l'attività dell'istituto. A questo proposito è motivo di orgoglio che molti dei collaboratori italiani e stranieri, formatisi presso ICCOM negli anni precedenti attraverso borse di studio e/o assegni di ricerca durante il loro percorso postdottorale abbiano successivamente ottenuto posizioni accademiche e scientifiche di rilievo nei loro paesi di origine sia in Dipartimenti Universitari che in centri di ricerca governativi (CNRS, CSIC, RAS) o industriali.

La produzione complessiva dei prodotti della ricerca è stata notevole. Le pubblicazioni scientifiche nel 2010 sono state pari a 80 articoli su riviste ISI e 6 su riviste non ISI, 7 capitoli di libri e 2 brevetti di invenzione depositati in collaborazione con industrie o di proprietà CNR. Tra questi va certamente menzionato il brevetto sullo sviluppo di un metodo di assorbimento del biossido di carbonio da parte di soluzioni di basi azotate che promette un grande risparmio energetico rispetto alla tecnologia CCS adesso in corso di utilizzazione. Sono stati stato inoltre editi quattro libri di, cui tre per i tipi Springer-Verlag. Mantenendo ben salda una tradizione poliennale anche nel 2010 sono stati organizzati o co-organizzati da ricercatori ICCOM congressi, internazionali e nazional, workshopi e scuole di alta formazione, ricoprendo incarichi di assoluto rilievo (Chairmanship o Membership del Comitato organizzatore) nei vari comitati organizzativi. Ampia e diversificata è stata la partecipazione del personale ICCOM a commissioni e gruppi di lavoro, nel CNR, nella Società Chimica, in Fondazioni scientifiche ed in altre organizzazioni nazionali ed europee.

I compiti istituzionali di ICCOM prevedono l'esecuzione di ricerche nei seguenti settori:
- PROCESSI CATALITICI OMOGENEI ED ETEROGENEI SOSTENIBILI E SELETTIVI;
- CHIMICA E TECNOLOGIA DELL'IDROGENO E DEI NUOVI MATERIALI PER L'ENERGIA
- TRASFORMAZIONE DI RISORSE RINNOVABILI IN ENERGIA E PRODOTTI AD ALTO VALORE AGGIUNTO;
- SINTESI INORGANICHE, ORGANICHE ED ORGANOMETALLICHE;
- STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DEL MECCANISMO DI REAZIONE IN PROCESSI ORGANOMETALLICI ED IN REAZIONI CATALIZZATE
- STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DELLE RELAZIONI ESISTENTI TRA STRUTTURA/REATTIVITA' E TRA STRUTTURA E PROPRIETA' FUNZIONALE

Raccogliendo nelle sue sedi operative le competenze di chimici inorganici, organometallici ed organici, di chimici analitici, computazionali e teorici, di chimico-fisici e di biologi e fisici, ICCOM si presenta come una struttura multidisciplinare a tutto tondo del tutto autorevole e di elevata reputazione nazionale ed internazionale ed in grado di svolgere attività di ricerca, sia fondamentale che applicata, e di contribuire alla formazione di giovani ricercatori nelle seguenti tematiche di ricerca:

- processi catalitici sostenibili, omogenei ed eterogenei, (dalla sintesi di nuovi catalizzatori alla progettazione e realizzazione di nuovi processi) con particolare riferimento all'impiego dell'acqua come solvente per processi catalitici omogenei;
- produzione di energia, con particolare riguardo alla preparazione di
(i) elettrocatalizzatori per la produzione di energia elettrica mediante celle a combustibile (elettrocatalizzatori anodici e catodici per celle a combustibile PEMF e DAFC; membrane a scambio ionico; celle a combustibile monoplanari e piccoli stack)
(ii) catalizzatori per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi e reforming di idrocarburi, alcoli e risorse rinnovabili;
- studio e sviluppo di nuovi materiali per l'immagazzinamento di idrogeno (idruri metallici, cristalli organometallici ad elevata porosità e materiali nanostrutturati);
- studio dei processi di storage reversibile di idrogeno in serbatoi chimici (acido formico, amminoborani);
- progettazione e realizzazione di materiali fotovoltaici organici ed organometallici di terza generazione;
- tecnologie per CCS e per la valorizzazione del biossido di carbonio;
- produzione di materiali polimerici polifunzionali (con particolare riguardo a materiali compositi e loro funzionalizzazione e di ionomeri);
- produzione di oligomeri e polimeri di interesse applicativo nel campo della optoelettronica e di membrane a scambio anionico (ionomeri) per celle alcaline
- produzione di nanocompositi organici/inorganici
- produzione, funzionalizzazione e applicazioni di nanotubi di carbonio e di materiali inorganici (ossidi)
- progettazione e sintesi di di intermedi e molecole biologicamente attive per l'industria farmaceutica, per applicazioni nella chimica fine, nella diagnostica medica e nell'optoelettronica;
- studio dei meccanismi di reazione tramite misure chimico-fisiche con particolare riferimento alla spettroscopia NMR ed IR anche ad alta pressione;
- studi avanzati di spettrometria di massa e di risonanze magnetiche, nucleari (NMR) ed elettroniche (EPR), e loro applicazioni alle scienze della vita, alla conservazione del patrimonio culturale ed alla razionalizzazione della reattività chimica chimica
- speciazione e degradazione di specie metalliche ed organometalliche nocive alla salute ed all'ambiente
- tecniche di calcolo per la comprensione di processi chimici (relazione struttura / reattività) e delle proprietà dei materiali molecolari (relazione struttura proprietà funzionale)
- costruzione di strumentazione scientifica, con particolare riguardo ad autoclavi e dispositivi per spettroscopie NMR and IR ad alta pressione di gas ed a dispositivi per la tecnologia delle celle a combustibile.
- sviluppo di nuove metodologie analitiche e chimico-fisiche con applicazioni pervasive nelle scienze molecolari, nella diagnostica in ambito medico e nella conservazione dei beni culturali.

Gli obiettivi generali ed i progetti specifici dell'l'Istituto si configurano perfettamente in accordo con le aree prioritarie indicate sia nelle linee guida per la politica scientifica e tecnologica del Governo (sistemi di produzione, energia, ambiente, salute) espressa nel recente piano Nazionale della Ricerca (2011-13) e riprese nel 7° Programma Quadro (FP7) dell'Unione Europea. Le linee di attività e le competenze maturate ed in corso di ulteriore perfezionamento si configurano già in ottimo accordo con i bisogni strategici del paese e con gli input che provengono dal mondo industriale e dai decision maker comunitari in vista dell'elaborazione delle KET e FET a livello di FP8.

L'Istituto è al centro di una ricca rete di collaborazioni scientifiche che coinvolgono altri Istituti del CNR e numerose Università ed agenzie di ricerca italiane e straniere. Di particolare rilievo la collaborazione coi ricercatori delle sezioni milanese e perugina di ISTM nonché coi ricercatori siciliani di ISMN (Palermo) e ICB (Pozzuoli e Catania). Notevole è anche il numero di contatti stabiliti e consolidati con industrie nazionali ed internazionali di piccole, medie e grandi dimensioni. Di primo livello è l'attività di partecipazione di membri qualificati dell'istituto a comitati, associazioni ed agenzie e consorzi internazionali (EUROCHEMISTRY, EUCHEMS, SUSCHEM, ERIC, COST, Commissione Europea) e nazionali (SCI, IT-SUSCHEM, Rete Energethica, panel di valutazione di progetti ministeriali e regionali, piattaforma idrogeno, H2-IT, etc) con ruoli tuttaltro che marginali. Altrettanto di valore è la partecipazione dei ricercatori ICCOM a panel di valutazioni nazionali (PRIN, FIRB, progetti regionali etc) ed internazionali (UE, COST, CSIC) , nonché la rilevante attività di peer reviewing svolta praticamente da tutti i ricercatori più anziani, spesso, per riviste di grande reputazione scientifica ed elevato IF. Alcuni ricercatori ICCOM fanno parte tuttora del Board editoriale di importanti riviste scientifiche, talvolta in posizione di primo livello.
ICCOM svolge inoltre una significativa attività di outreach sia ospitando regolarmente per periodi di stage biannuali (giugno e settembre) studenti degli ultimi anni delle scuole superiori fiorentine, sia partecipando attivamente alla realizzazione di eventi di diffusione e divulgazione della conoscenza scientifica in ambito territoriale (partecipazione alla "Settimane della Scienza", Open lab etc. ed eventi divulgativi, tavole rotonde, giornate tematiche, scuole di formazione, mostre, manifestazioni, conferenze aperte alla società civile e quanto altro). Numerose sono state le partecipazioni di ricercatori di punta di ICCOM a trasmissioni televisive e radiofoniche e ad interviste/interventi su giornali locali e nazionali.

Le competenze multidisciplinari dei ricercatori ICCOM e la massa critica proponibile in differenti aree del sapere proprio delle scienze molecolari hanno permesso quindi di condurre ricerche in molteplici settori sia di ricerca fondamentale che orientata alle necessità dell'industria chimica con chiare prospettive di sviluppo prototipale e applicativo, ed hanno favorito l'inserimento dell'Istituto in programmi di ricerca e sviluppo Europei del 7° Programma Quadro, in programmi nazionali del MIUR (PRIN2007, PRIN2008), del MISE (ITALIA 2015) e del MATTM (PIRODE) nonché in programmi a valenza locale (REGIONE TOSCANA) o finanziati da agenzie territoriali toscane e pugliesi.

Tra queste ultime iniziative, di ambito essenzialmente locale, ma di grande impatto sulla vita dell'Istituto, spicca il progetto FIRENZE HYDROLAB con l'Ente Cassa di Risparmio di Firenze per la realizzazione di un laboratorio avanzato per la produzione, immagazzinamento ed utilizzazione dell'idrogeno come vettore energetico. Il progetto cofinanziato con circa 3.000.000 EUR da ECRF è stato coordinato da ICCOM e si è concluso appunto nel 2010 dopo un percorso quinquennale coinvolgendo come partner istituti del CNR (ICCOM, ISC), Dipartimenti dell'Università di Firenze (Chimica, Energetica e Biotecnologie Agrarie) e laboratori di eccellenza europei (LENS). Il progetto FIRENZE HYDROLAB ha consentito ad ICCOM di rinnovare, nei laboratori della sua sede fiorentina, una parte consistente del suo parco apparecchiature e di arruolare e formare in settori high-tech un manipolo di giovani ricercatori da avviare a ruoli significativi nel mondo della ricerca e della produzione.
Di almeno pari significato è il Network of Excellence europeo IDECAT (Integrated design of catalytic nanomaterials for a sustainable production) finanziato da FP6 e concluso, dopo un percorso quinquennale, nell'aprile del 2010. IDECAT ha raccolto in una struttura integrata laboratori di grande reputazione e qualificazione di molti paesi europei con esperienze complementari e multidisciplinari nelle varie aree della catalisi: eterogenea, omogenea, biocatalisi ed è stato concepito all'interno dell'area di interesse comunitaria "Nanotechnology and nanoscience, knowledge based multifunctional materials, new production processes and devices". Il contributo complessivo che IDECAT ha ricevuto dalla Comunità Europea per l'intera sua durata è di oltre 9.000.000 EUR, dei quali circa 2.500.000 EUR sono stati gestiti da ICCOM-CNR per conto del CNR. Il top-management di IDECAT è stato articolato in un Governing Board, un Executive Committee e, assai importante, un Industrial Council di cui fanno parte aziende Europee leader nel settore della Chimica, e dell'Energia tra le quali grandi imprese come Astra Zeneca, Atofina, British Petroleum, Centro Ricerche Fiat, DOW, Enitecnologie, ExxonMobil, Johnson Matthey, Repsol YPF, Rhodia, Sasol, BASF, Bayer, Degussa ed altre ancora.
I principali partners di IDECAT, tra cui il CNR, hanno nel 2008 costituito l'Istituto Europeo di Catalisi (ERIC), un'associazione senza fine di lucro con sede legale a Bruxelles che rappresenterà negli anni prossimi l'interfaccia tra la catalisi europea, accademica ed industriale, e i decision makers che indirizzano le scelte strategiche comunitarie in materia di R&D nelle scienze della catalisi applicata. Ricercatori ICCOM hanno ruoli rilevanti in tutti gli organismi di governante di ERIC.
Di rilievo, infine, anche i progetti europei nell'area PEOPLE (FP7) che fanno riferimento al progetto ITN NANO-HOST, "Homogeneous Supported Catalyst Technologies: the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals production" - FP7-PEOPLE-2007-1-1-ITN e al progetto MODUCAT FP7-PEOPLE-IIF-2008-236423 "New modular self-assembled homogeneous catalysts for asymmetric synthesis in water".

Nel settore della produzione di idrogeno da processi elettrolitici è stato attivato nel triennio 2007-2010 un contratto con la Regione Toscana dal titolo "Produzione Sostenibile di Idrogeno mediante Processi Elettrochimici e Fotobiologici" per un valore complessivo di 500.000 EUR. Il progetto viene svolto in collaborazione con i Dipartimenti di Ingegneria e di Chimica dell'Università di Pisa, il Dipartimento di Biotecnologie agrarie dell'Università di Firenze, l'Istituto CNR ISC, e la compagnia privata ACTA SpA. Nello stesso settore è attivo dal gennaio 2010 il progetto PIRODE ("Hydrogen production from renewables and its release on demand through chemical storage") finanziato dal Ministero dell'Ambiente con un valore di oltre 500.000 EUR per ICCOM (compreso cofinanziamento) su un budget totale di 1.600.000 EUR.
La migrazione di ricercatori da IPCF ad ICCOM, avvenuta nel secondo semestre 2010, ha apportato ulteriore potenzialità progettuale che si è concretizzata attraverso progetti di ricerca della Regione Toscana. Tra questi vanno menzionati i progetti SUMUS, MONDI ed ALMA che fanno riferimento all'acquisizione di competenze specifiche nel settore dei Beni Culturali,

L'ICCOM ha competenze (propri brevetti) nel settore della costruzione di strumentazione per ricerche nel settore delle alte pressioni, in particolare nel design e sviluppo di appropriate autoclavi e di apparati spettroscopici per studi meccanicistici e cinetici di processi catalitici ad alta pressione.
A tutt'oggi, l'ICCOM è un punto di riferimento nazionale ed internazionale nella progettazione e costruzione di:
- reattori ad alta pressione di gas (fino a 250 bar e 250 °C) dotati di iniettori di solidi e liquidi, apparati per campionatura e di controllo su agitazione, temperatura e pressione. - sistemi per l'acquisizione di spettri NMR in alta pressione di gas (fino a 200 bar e 150 °C) costituiti da tubi di zaffiro fino a 10 mm di diametro dotati di valvole in titanio amagnetico, rotore ad alta temperatura, sistemi di caricamento di uno o più gas, e strumento per l'inserzione dei tubi negli spettrofotometri.
- reattori ad alta pressione in titanio dotati di apparato ottico per misure IR in continuo, completi di controllo agitazione/flusso, temperatura e pressione.
-forni a flusso per l'idrogenazione o la pirolisi di materiali inorganici ed organici.
La lista sottostante riporta i principali contratti in essere ed il loro importo complessivo. Nell'insieme i contratti esterni nel 2010 hanno portato nella cassa del CNR 1.004.627 EUR. A fronte di un contributo "ordinario" di circa un quinto.

modulo di afferenza/ committente / oggetto / totale contratto IVA inclusa

MD.P03.035.001 Regione Toscana MONDI 450.000,00
MD.P03.035.001 Regione Toscana VAT 112.600,00
MD.P03.035.001 Marwan Tech srl ALMA 148.200,00
MD.P03.035.001 Art-test sas SUMUS 96.000,00
MD.P03.035.001 OPA OPA/Opera Primaziale Pisana 52.200,00
PM.P01.012.002 MIUR PRIN2008 21.857,00
PM.P02.005.001 Ecopolimeri Nuovi materiali/policarbammidi 36.000,00
PM.P02.005.001 Regione Toscana NANOCELL 93.070,00
PM.P02.005.006 CAB srl Additivi per asfalti 4.200,00
PM.P02.005.006 Ecopolimeri Nuovi materiali/policarbammidi 36.000,00
PM.P02.005.006 Faraplan S.p.A. nuovi compound a base PVC 60.000,00
PM.P02.005.006 MIUR PRIN2008 44.635,00
PM.P03.001.001 Argus Chemical Caratterizzazione di composti organici,
organometallici e catalizzatori eterogenei mediante spettroscopia
NMR multinucleare (1H, 31P, 13C, 19F), GC, GC/MS ed XRD 9.600,00
PM.P03.001.001 MIUR Nanosistemi inorganici ed ibridi per lo
sviluppo e l'innovazione di celle a combustibile (FISR) 475.311,50
PM.P03.001.001 Regione Toscana Concentrated photo voltaic
combinEd SolAR Energy system "CESARE" (Regione Toscana -
accordo di programma quadro "Ricerca e trasferimento tecnologico
per il sistema produttivo - III Accordo Integrativo) 90.000,00
PM.P03.001.001 Gay Convenzione Ing. Gay 100.000,00
PM.P03.001.001 Min. Ambiente PIRODE 195.000,00
PM.P03.001.001 CNR Progetto bilaterale CNR/Taiwan 12.000,00
PM.P03.002.001 UE (Network of Excellence IDECAT) 670.000,00
PM.P03.002.001 Nippon Kodoshi Corporation (Giappone)
Selective chemical reactions by catalytic polymeric membranes 162.000,00
PM.P03.002.001 UE Homogeneous Supported Catalyst Technologies:
the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals
production - NANOHOST 760.000,00
PM.P03.005.001 Regione Toscana Studio e definizione di
procedure di Micro-metrologia per Field Emission Electric
Propulsion (F.E.E.P.) "MI.ME.FEEP" 150.000,00
PM.P03.005.001 UE Marie Curie Incoming International Fellowship
within the 7th European Community Framework Programme
(FP7) - Grant PIIF-GA-2009-236423-MODUCAT 165.000,00
PM.P03.005.001 ECRF (Italia) Potenziamento attività CEME 40.000,00
PM.P03.005.001 Thermphos Int. BV, Vlissingen, NL
White phosphorus actvation and functionalization 219.000,00
PM.P03.005.001 CNR/DPM Nuovi materiali per 'storage' e
produzione di idrogeno 23.000,00
PM.P03.005.001 CNR/DPM Progetto bilaterale CNR/CNRS 4.000,00
PM.P03.005.005 Min.Svilup.Econ. (Industria 2015) 97.500,00
PM.P03.011.000 LIMA LTO spa Convenzione su biomateriali 12.000,00
PM.P03.011.000 La Roche contributo per ISCC9 2.400,00
PM.P03.011.000 Ritme Ital. contributo per ISCC9 960,00
PM.P03.011.000 Sigma contributo per ISCC9 2.000,00
PM.P03.011.000 Novalix contributo per ISCC9 1.800,00
PM.P03.011.000 Thieme contributo per ISCC9 600,00
PM.P03.011.000 Chemetall contributo per ISCC9 1.200,00
PM.P03.015.001 ENEL Pisa 21.600,00
PM.P04.012.003 Regione Toscana Progettazione e sintesi
di nuovi sensibilizzatori organici per la produzione di
celle fotovoltaiche non convenzionali (FOTOSENSORG) 150.000,00
PM.P07.010.009 MIUR PRIN2008 23.929,00
PM.P07.014.002 IIT-SEED HELYOS 36.000,00

Per un valore contrattuale di 4.774.662,50 EUR di cui 1.004.627 EUR a bilancio 2010.

Questo valore si confronta più che positivamente con le magre risorse provenienti dal fondo ordinario (159.000 EUR nel 2010 ed in costante diminuzione nell'ultimo quinquennio) e rappresenta circa 85% della disponibilità economica totale dell'istituto.