Nuove strategie per valorizzare la CO2
Di questi tempi, il carbonio ha una cattiva reputazione. La lettera «C» dell’acronimo CO2 fa spesso associare questo elemento alle emissioni che causano i cambiamenti climatici. Ma questo non è del tutto corretto. «Il carbonio è così importante per talmente tanti campi che un’intera branca della chimica è dedicata a esso: la chimica organica», spiega Arjan Kleij, borsista presso l’Istituto catalano per la ricerca e gli studi avanzati (ICREA) e l’Istituto di ricerca chimica della Catalogna (ICIQ). Per pensare fuori dagli schemi dei combustibili fossili, Kleij, con il sostegno del progetto PHOTOCARBOX finanziato dall’UE, ha condotto una ricerca per ampliare le reazioni chimiche disponibili utilizzando l’anidride carbonica come fonte di carbonio. «Ciò consentirebbe all’industria chimica di fabbricare prodotti della chimica fine sfusi di alto valore, riducendo al contempo la CO2 atmosferica», spiega Kleij. «Inoltre, l’UE si posizionerebbe come leader mondiale nella sintesi chimica verde sostenibile.»
L’importanza della flessibilità nella ricerca
L’obiettivo principale del progetto, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, era quello di mettere a punto nuove ed efficienti trasformazioni stereoselettive fotocatalizzate. «Utilizzando l’anidride carbonica come reagente, speravamo di sviluppare nuove strategie per la valorizzazione della CO2», aggiunge Kleij. Ma come spesso accade nella ricerca scientifica, le cose non sono andate esattamente come previsto. Sebbene i ricercatori siano riusciti a convertire la CO2 in alcuni prodotti interessanti, alla fine l’approccio si è rivelato infruttuoso. Il team si è invece concentrato su altri processi di formazione di legami chimici in cui poter sfruttare la propria competenza fotocatalitica. «Fortunatamente, questo approccio si è rivelato molto utile», osserva Kleij. «Dimostra semplicemente che idee e approcci alternativi possono essere altrettanto validi di quelli iniziali e sottolinea l’importanza della flessibilità nella ricerca di base.»
Valore a lungo termine
Con questo nuovo approccio, il progetto ha sviluppato un’innovativa strategia di catalisi Co/fotoredox. La catalisi fotoredox è una branca della fotochimica che utilizza il trasferimento di un singolo elettrone per controllare ed espandere le trasformazioni chimiche basate su catalizzatori metallici. Utilizzando questa strategia, i ricercatori hanno ideato nuove e importanti reazioni di formazione di legami carbonio-carbonio stereocontrollate che rievocano le reazioni da loro inizialmente prefissate. I ricercatori hanno anche mappato tutti i dettagli meccanici delle trasformazioni e hanno messo a disposizione di altri ricercatori queste informazioni. A proposito di ricerche in corso, Kleij e il suo team stanno già utilizzando la chimica Co/fotoredox per esplorare altri tipi di formazioni di legami carbonio-carbonio, tra cui la formazione di stereocentri di carbonio stericamente congestionati, tipici dei composti naturali. «Sono molto orgoglioso del fatto che abbiamo scoperto modelli di reattività totalmente nuovi, oggi utilizzati in laboratorio», spiega Kleij. «Questo dimostra il valore a lungo termine del progetto e l’impatto che continua ad avere oggi e continuerà a esercitare in futuro.»
Il lavoro è utile anche ai ricercatori
Il progetto PHOTOCARBOX non solo ha fatto compiere progressi alla comprensione della formazione dei legami carbonio-carbonio, ma ha anche contribuito a far progredire le carriere degli scienziati coinvolti. Ad esempio, un collaboratore post-dottorato sta ora cercando di ottenere una nuova posizione accademica e un ulteriore finanziamento dal Consiglio europeo della ricerca. Inoltre, Kleij afferma che il progetto rappresenta una pietra miliare per il suo gruppo di ricerca all’ICIQ. «Grazie al sostegno dei finanziamenti dell’UE, siamo ora in grado di utilizzare un maggior numero di strumenti per sintetizzare composti impegnativi, un lavoro che amplia in modo significativo le nostre competenze nel settore», aggiunge.
Parole chiave
PHOTOCARBOX, carbonio, anidride carbonica, chimica organica, chimica, industria chimica, sostanze chimiche, catalisi fotoredox
