L’etilene è una sostanza chimica organica le cue applicazioni spaziano dalla produzione di circa il 60% di tutte le plastiche alla gestione agricola, fino alla sintesi di numerosi prodotti chimici e composti organici.
La sua quantità annua raggiunge i 200 milioni di tonnellate, prodotte principalmente attraverso la pirolisi petrolchimica di idrocarburi, un processo industriale che introduce delle impurezze di acetilene che limitano il diretto utilizzo dell’etilene prodotto.
Per questo motivo, l’etilene deve essere prima purificato dall’acetilene in un processo di trasformazione che attualmente presenta grandi problematiche in termini di sostenibilità, poiché necessita di alte temperature e metalli nobili – costosi e difficili da reperire – come catalizzatori.
Miscele fotocatalitiche illuminate dalla luce visibile nei laboratori Unipd di Arcudi e Ðorđević. Una molecola agisce da fotosensibilizzatore mediante l’assorbimento della luce e, in tal modo, promuove la reazione chimica a opera di un’altra molecola che agisce da catalizzatore. © UNIPD
Nello studio “Photocatalytic Semi-Hydrogenation of Acetylene to Polymer-Grade Ethylene with Molecular and Metal–Organic Framework Cobaloximes”, pubblicato sulla rivista Advanced Materials, un team di ricerca internazionale coordinato da Francesca Arcudi e Luka Ðorđević del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova e da Joe Hupp della Northwestern University (Illinois, USA) ha riportato una strategia efficiente per convertire l’acetilene in etilene attraverso la luce solare, rappresentando un’alternativa sostenibile al processo utilizzato in industria.
Francesca Arcudi e Luka Ðorđević sono stati i primi, nel 2022, a dimostrare un’alternativa sostenibile a questa reazione industriale mediante l’utilizzo della luce e lo studio appena pubblicato rappresenta un significativo passo avanti in termini di efficienza e selettività verso la reale implementazione industriale di questo rivoluzionario processo guidato dalla luce.
Da sinistra, ricercatori Luka Đorđević, Anna Fortunato, Edoardo Saggioro e Francesca Arcudi. © UNIPD
«Abbiamo scoperto che una classe di molecole a base di cobalto, un metallo non nobile, è in grado di ridurre l’acetilene a etilene impiegando la luce come fonte energetica. Con il nostro sistema, rispetto a quello utilizzato in industria, è possibile far avvenire questa importante trasformazione chimica a temperatura ambiente impiegando dei materiali poco costosi» spiega Francesca Arcudi, corresponding author dello studio e docente al dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova.
«Grazie all’impiego della luce abbiamo generato dei cobalto idruri altamente reattivi e selettivi per questa reazione. Inoltre, è importante sottolineare che siamo stati in grado di sviluppare dei materiali che possono anche essere riciclati» aggiunge Anna Fortunato, assegnista di ricerca del dipartimento di Scienze Chimiche e co-prima autrice dell’articolo.
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