La green chemistry, la “chimica verde”, mira a ridurre e prevenire l’inquinamento alla fonte, ad esempio con la "meccano-chimica". di FILIPPO PESCHIERA
Lo sviluppo sostenibile, chiave di volta del progresso tecnologico del XXI secolo, impone alle scienze chimiche di giocare un ruolo primario nella riconversione di vecchie tecnologie in nuovi processi puliti e nella progettazione di nuovi prodotti e nuovi processi eco-compatibili: la green chemistry, la “chimica verde”, mira a ridurre e prevenire l’inquinamento alla fonte. E lo fa secondo diversi percorsi. Come quello della cosiddetta “meccano-chimica”.
In questi anni c’è un interesse sempre maggiore per questo ramo della scienza che consiste nell’accoppiamento della meccanica e dei fenomeni chimici su scala molecolare e comprende, per esempio, rotture meccaniche per valutare il comportamento chimico dei solidi meccanicamente sollecitati. La “meccano-chimica” può essere quindi considerata come l’interfaccia tra la chimica e l’ingegneria meccanica: Ma c’è un grosso problema, che consiste nella possibilità di monitorare le reazioni e quindi studiare la chimica sottostante.
A questo proposito una novità viene da un team internazionale di ricercatori dell’Università McGill (Canada) in collaborazione con quelle di Zagabria e Cambridge, il Max-Planck-Institute for Solid State Research di Stoccarda e l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble, che si è concentrato sullo studio in tempo reale della reazione di fresatura causata dall’impatto di sfere di acciaio in rapido movimento: gli scienziati sono riusciti, per mezzo dei raggi X, a osservare le rapide trasformazioni che portano da semplici reagenti a prodotti complessi.
Il procedimento di fresatura consiste nell’agitazione di sfere in acciaio insieme ai reagenti e ai catalizzatori in un contenitore che vibra rapidamente: le trasformazioni chimiche hanno luogo presso i siti di collisione delle sfere, dove l’impatto provoca immediati “punti caldi” localizzati di calore e pressione.
I ricercatori hanno deciso di indagare la produzione meccano-chimica dello ZIF-8, materiale appartenente alla classe degli ZIFs (Zeolitic Imidazolate Frameworks) che sono strutture metallo-organiche dell’imidazolo zeolitico composte da ioni di metalli di transizione tetra-coordinati connessi attraverso linkers organici. Gli ZIFs sono materiali chimicamente e termicamente stabili e sono utilizzati per catturare grandi quantità di CO2 prima che vengano emessi in atmosfera dai processi industriali.
Il professor Tomislav Frišcic, del dipartimento di Chimica dell’Università McGill, racconta: «Quando abbiamo deciso di studiare queste reazioni, la sfida era quella di osservare l’intera reazione senza disturbarla; in particolare, osservare gli intermedi di breve durata che appaiono e scompaiono in caso di urto continuo in meno di un minuto». Il team ha utilizzato raggi X ad alta energia che sono in grado di penetrare pareti di 3 millimetri di spessore di un vaso di reazione in rapido movimento in acciaio, alluminio o plastica: questa metodologia innovativa ha consentito l’osservazione in tempo reale della cinetica di reazione, degli intermedi di reazione e della trasformazione dei reagenti in prodotti.
In linea di principio, questa tecnica può essere usata per studiare tutti i tipi di reazioni meccano-chimiche, e potrebbe essere ottimizzata per la lavorazione in diversi tipi di industrie, come quelle farmaceutiche o metallurgiche. «Questo si tradurrebbe in una buona notizia per l’ambiente, per l’industria e per i consumatori» ha detto Frišcic.
