COMPlexes for Oxygen Reduction Reaction Idrogeno e Depurazione dell’Acqua Dal(la Riduzione del)l’Ossigeno: verso un Futuro Sostenibile

Nel corso degli ultimi anni si è fatta sempre più forte la necessità di sviluppare tecnologie energetiche alternative per far fronte al cambiamento climatico in atto sul nostro pianeta e migliorare la qualità dell’aria, un problema grave in tutta la Pianura Padana, e in particolare in Regione Piemonte. Anche la ripartenza economica dell’Unione Europea con il piano Next Generation EU punta alla transizione ecologica ed energetica attraverso lo sviluppo di nuove fonti di energia pulita e rinnovabile e la costruzione di edifici sostenibili e autosufficienti dal punto di vista energetico. Driver strategico in questo contesto è l’idrogeno verde, un vettore energetico flessibile e potenzialmente ad impatto ambientale zero che potrebbe rappresentare la svolta green nella riduzione delle emissioni globali di anidride carbonica (CO2) causate dalla combustione di idrocarburi. Negli ultimi anni, la stessa Regione Piemonte ha manifestato interesse verso questo settore ospitando diverse aziende e centri di ricerca coinvolti in progetti nazionali e internazionali sull’impiego di idrogeno come vettore energetico nelle celle a combustibile. La Regione Piemonte sta, dunque, cercando di implementare la propria capacità di produrre energia pulita anche attraverso l’impiego delle celle a combustibile. Lo sviluppo di catalizzatori stabili, altamente efficienti e a basso costo è quindi di fondamentale importanza affinchè le celle a combustibile possano essere una valida alternativa ai combustibili fossili e possano essere applicate su scala industriale. I catalizzatori al Platino (Pt) sono stati largamente applicati sia all’anodo che al catodo, ma l’alto costo di questo metallo e la sua scarsa abbondanza pongono dei seri limiti, soprattutto dal punto di vista dei costi per la commercializzazione su larga scala. Inoltre, il Pt nelle condizioni di misura risulta particolarmente sensibile e quindi poco stabile. La ricerca di una alternativa al Pt viene portata avanti da molti anni, ma un valido sostituto non è stato ancora trovato. Lavorare all’ottimizzazione della reazione di riduzione dell’ossigeno (ORR, Oxygen Reduction Reaction) è, quindi, necessario per massimizzare le performances dell’intera cella a combustibile considerando che la riduzione dell’ossigeno è la reazione limitante dell’intero processo che avviene in cella. Incrementare dunque la velocità e l’efficienza con cui l’ossigeno viene ridotto al catodo, permetterebbe di migliorare in maniera significativa le prestazioni delle celle a combustibile. Il progetto da noi proposto – COMPORRE – verte sullo sviluppo, sulla caratterizzazione e sull’applicazione di nuovi catalizzatori per la reazione di riduzione dell’ossigeno. Il nostro obiettivo è quello di sviluppare complessi organometallici o totalmente inorganici a base di metalli non nobili i cui costi siano contenuti e che mostrino un’efficienza superiore ai catalizzatori che vengono attualmente impiegati nelle celle a combustibile. Valore aggiunto del progetto è la possibilità di modulare l’atttività dei catalizzatori verso la produzione di acqua o acqua ossigenata, ottenendo in entrambi i casi prodotti e applicazioni utili che soddisfano non solo i bisogni del territorio e ma anche due dei sustainable development goals (clean water and sanitation; affordable and clean energy). Inoltre, quei composti che permettono la riduzione di ossigeno a due elettroni per ottenere acqua ossigenata saranno impiegati per il trattamento delle acque reflue, al fine di eliminare quei contaminanti che non sono abbattuti dai trattamenti convenzionali delle acque (composti organici persistenti, farmaci e loro metaboliti, interferenti endocrini).