Nuovi materiali per i sistemi ambientali ed energetici
I nanomateriali a base di ossidi metallici sono diventati delle componenti fondamentali di un gran numero di dispositivi e prodotti in settori che includono biomedicina, manifattura, energia, sistemi elettronici e ambiente. La fotocatalisi, o il rendere più veloce una fotoreazione con un catalizzatore, sta attirando sempre maggiore interesse per un uso nella bonifica ambientale e in applicazioni dell’energia rinnovabile. I semiconduttori a base di ossidi metallici sono tra i migliori candidati per i fotocatalizzatori grazie alle loro proprietà fisiche, durata ed efficacia in termini di costi. Per raggiungere i suoi obbiettivi scientifici, il progetto supportato dall’UE PHOCSCLEEN (Photocatalytic systems for clean energy and environment applications) si sta servendo di uno scambio internazionale del personale di ricerca tra partner canadesi, europei e messicani. I primi due anni sono stati dedicati allo sviluppo e al collaudo di nuovi materiali e compositi, oltre che alla progettazione e alla costruzione di un sistema di prova per la separazione dell’acqua. L’obbiettivo finale è una cella fotocatalitica migliorata. Sono stati compiuti dei grandi progressi verso gli obbiettivi, che hanno portato a una pubblicazione e ad un altro articolo in fase di revisione. I membri del team hanno sviluppato delle nanoparticelle di ossidi di metalli che degradano i coloranti più velocemente rispetto alle convenzionali nanoparticelle all’ossido di titanio. Le nuove scoperte includono lo sviluppo di un ossido metallico capace di catalizzare la degradazione del colorante persino in condizioni di buio. Altri nanomateriali sono in grado di effettuare sia l’ossidazione che la riduzione di molecole d’acqua e sono altamente efficienti nel separare l’acqua in presenza sia di luce solare che di luce ultravioletta. Quest’ultima offre la possibilità di funzionamento in condizioni di luce artificiale. I ricercatori hanno sviluppato dei compositi che sfruttano uno spettro di luce più ampio, migliorando così l’efficienza fotocatalitica. I miglioramenti tecnologici alla cella aumentano la portata del flusso per migliorare la velocità della purificazione dell’acqua e della produzione di idrogeno. PHOCSCLEEN sta affrontando due importanti sfide di importanza fondamentale per la società: la degradazione dei coloranti nelle scorte idriche e la produzione di idrogeno per sistemi a energia rinnovabile. Ogni anno tonnellate di coloranti finiscono nelle scorte idriche. Ci si aspetta che i materiali del progetto trovino il loro utilizzo finale nei sistemi portatili di purificazione idrica che consentono persino l’uso dell’acqua stagnante nei paesi sottosviluppati. I materiali per la separazione dell’acqua alimenteranno l’economia dell’idrogeno, che secondo le previsioni dovrebbe controbilanciare la dipendenza dai combustibili fossili e il cambiamento climatico associato alle emissioni.
Parole chiave
Acqua pulita, nanomateriali, colorante, degradazione, produzione idrogeno, fotocatalitico
