Verso catalizzatori basati sulle nanotecnologie per l’industria automobilistica
I convertitori catalitici rappresentano attualmente un componente essenziale della maggior parte dei sistemi di scarico automobilistici, specialmente sul piano dell’abbattimento delle emissioni, I catalizzatori a tre vie sono una tecnologia all’avanguardia. Nella maggior parte dei casi, i convertitori presentano un substrato in ceramica rivestito con un impregnante catalitico contenente metalli preziosi, solitamente basati su una combinazione di metalli del gruppo del platino (platinum group metal, MGP) formata da platino, palladio e rodio. L’industria automobilistica europea utilizza grandi quantità di MGP, imponendo dunque grossi costi e consumando le risorse naturali. Il progetto NEXT-GEN-CAT (Development of next generation cost efficient automotive catalysts), finanziato dall’UE, ha lavorato su alternative a basso costo ed eco-compatibili. L’attenzione era rivolta all’utilizzo di nanoparticelle (NP) di metalli di transizione, quali il rame, il nickel e il ferro, per una sostituzione parziale o completa degli MGP. I partner del progetto hanno sviluppato catalizzatori efficienti incorporando metalli di transizione a basso costo in diversi substrati e avanzati materiali ceramici, attraverso l’utilizzo di attuali strumenti nanotecnologici. Allo scopo di preparare catalizzatori attivi per il settore automobilistico, a base di metalli di transizione, sono state valutate diverse strategie di sintesi. Sono stati usati vari metodi per caratterizzare i materiali sviluppati, e identificati i meccanismi coinvolti durante la preparazione del materiale. Utilizzando i risultati di modellizzazione come base, il team del progetto NEXT-GEN-CAT è stato in grado di ottimizzare ulteriormente i catalizzatori sviluppati. Il team ha preparato e valutato oltre 300 campioni provenienti da varie categorie di materiali, e stimato l’efficienza catalitica dei catalizzatori preparati. I campioni sono stati classificati in base a efficienza, scalabilità verticale e impatto ambientale. Il team del progetto ha quindi selezionato i due materiali più promettenti per lo sviluppo del prototipo. I ricercatori si sono concentrati sull’ottimizzazione di due catalizzatori come sistemi di post-trattamento, e hanno determinato le prestazioni dei prototipi secondo gli standard europei sulle emissioni inquinanti, al fine di giustificare la sostenibilità dei catalizzatori sviluppati per il settore automobilistico. Con lo scopo di identificare i materiali più promettenti e stabilire la sostenibilità dei catalizzatori, hanno valutato prestazioni, costi, riciclabilità e salute ambientale. Il progetto NEXT-GEN-CAT ha rilevato che i materiali sviluppati vantano un minore impatto ambientale. La sostituzione parziale o completa degli MGP con NP di metalli di transizione nei catalizzatori a tre vie dovrebbe ridurre i costi, migliorare la sostenibilità e garantire un affidabile approvvigionamento di materie prime per i produttori europei.
Parole chiave
Convertitori catalitici, catalizzatori a tre vie, metalli del gruppo del platino, NEXT-GEN-CAT, catalizzatori per autoveicoli
