09/06/2026
Convertire i gas serra in risorse utili per l'industria è una delle sfide della transizione ecologica. Un importante avanzamento in questa direzione è stato ottenuto da un consorzio internazionale di ricerca guidato dall'Università di Bayreuth (Germania), il cui studio è stato pubblicato il 4 giugno sulla rivista Science.
La ricerca ha visto il contributo scientifico e infrastrutturale del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), grazie alla collaborazione tra l'Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (Cnr-Iccom) e l'Istituto per i Processi Chimico-Fisici (Cnr-Ipcf) di Pisa. Il team ha sviluppato una nuova metodologia nel campo della chimica verde che utilizza l'anidride carbonica (CO2) come fonte diretta di ossigeno per la scissione ossidativa dei doppi legami carbonio-carbonio.
La scissione dei doppi legami rappresenta una reazione importante per la produzione di molecole ad alto valore aggiunto impiegate nella farmaceutica e nella manifattura. Fino a oggi, molti metodi si sono affidati a sostanze chimiche aggressive e a condizioni operative severe, generando quantità significative di sottoprodotti indesiderati. Per superare questo limite, i ricercatori hanno esplorato l'impiego della CO2, una materia prima abbondante ma tradizionalmente considerata difficile da attivare a causa della stabilità dei suoi legami chimici.
L'elemento innovativo della ricerca risiede nella progettazione di un fotocatalizzatore eterogeneo a base di ferro, supportato su nitruro di carbonio modificato. Sfruttando l'energia luminosa, il sistema è in grado di alterare temporaneamente la geometria della molecola di CO2, facilitandone l'attivazione in condizioni particolarmente miti: temperatura ambiente e pressione atmosferica. Il processo ha consentito di convertire con successo 45 differenti substrati chimici nei corrispondenti chetoni o acidi carbossilici, preservando gruppi funzionali normalmente sensibili a condizioni ossidative più drastiche.
Il risultato è frutto di una collaborazione multidisciplinare che ha riunito competenze provenienti da numerosi centri di ricerca internazionali. Lo studio è stato coordinato dall'Università di Bayreuth (Dipartimenti di Chimica e Fisica) e ha coinvolto il Politecnico di Milano (Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”), gli istituti Cnr-Iccom e Cnr-Ipcf di Pisa, il Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) di Rostock, l'Università Jagellonica di Cracovia e il Centro Nazionale di Radiazione di Sincrotrone SOLARIS, l'Università di Stoccolma, la Taiyuan University of Science and Technology e il Lanzhou Institute of Chemical Physics della Chinese Academy of Sciences.
All'interno di questa rete internazionale, le competenze spettroscopiche, analitiche e computazionali dei ricercatori del CNR di Pisa, tra cui Susanna Monti e Giovanni Barcaro, hanno contribuito in modo significativo alla comprensione dei meccanismi di reazione e alla validazione del sistema sviluppato. Attraverso tecniche quali risonanza paramagnetica elettronica in situ (EPR), spettroscopia NMR allo stato solido, microscopie STEM, analisi XPS/XRD e simulazioni quantomeccaniche, il team ha dimostrato la robustezza e la stabilità strutturale del fotocatalizzatore anche dopo ripetuti cicli di utilizzo.
La pubblicazione su Science conferma il valore della cooperazione scientifica internazionale e il ruolo attivo del sistema della ricerca italiano, rappresentato in questo caso dal CNR e dal Politecnico di Milano, nello sviluppo di tecnologie orientate alla sostenibilità. I risultati ottenuti mostrano come la CO2 possa essere impiegata non solo come sottoprodotto da gestire, ma anche come reagente utile in specifiche trasformazioni chimiche, aprendo nuove prospettive per processi industriali più sostenibili.
Sebbene il processo sia ancora nell'ambito della ricerca fondamentale, il lavoro fornisce indicazioni promettenti per lo sviluppo futuro di metodologie chimiche capaci di ridurre l'impiego di reagenti ossidanti tradizionali e di valorizzare l'anidride carbonica come materia prima.
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