Uno studio pubblicato suSciencea cui hanno contribuito ricercatori del POLIMI e del CNR-ICCOM e del CNR-IPCF, descrive un processo di chimica verde che impiega anidride carbonica, un catalizzatore a base di ferro e luce visibile, in grado rompere i doppi legami carbonio-carbonio a temperatura ambiente e pressione atmosferica per produrre chetoni o acidi carbossilici.
La CO2 è uno dei principali gas responsabili del riscaldamento climatico, ma in laboratorio può diventare una risorsa per sviluppare processi chimici più sicuri e sostenibili.
È quanto dimostra unoStudio internazionale “Photocatalyzed oxidative cleavage of alkenes using CO2 as an oxygen donor”, pubblicato suScience, a cui ha contribuito ilPolitecnico di Milanocon ilDipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”, guidato dell’Università di Bayreuth,che ha coinvolto, oltre il POLIMI, ilLeibniz Institute for Catalysisin Germania, ii Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (CNR-ICCOM) e Istituto per i processi chimici e fisici (CNR-IPCF), in Italia, laJagiellonian Universityin Polonia e l’Università di Stoccolmain Svezia.
Il lavoronon rappresenta ancora una tecnologia industriale pronta all’uso,ma dimostra un principio nuovo: che apre una nuova prospettiva nell’utilizzo della CO2, non solo come fonte di carbonio, come già avviene in molte linee di ricerca, ma anchecome fonte di ossigeno per ottenere molecole organiche di interesse industriale.
Il risultato riguarda una trasformazione importante in chimica organica:la scissione controllata dei doppi legami carbonio-carbonio presenti negli alcheni, composti utilizzati come punto di partenza per produrre intermedi chimici, farmaceutici e materiali avanzati. Di solito, per realizzare questo tipo di reazioni si impiegano sostanze ossidanti molto reattive, come l’ozono, oppure metalli pesanti e altri reagenti chepossono comportare problemi di sicurezza, costi elevati e produzione di scarti. Il nuovo metodo, invece,sfrutta la CO2 come donatore di ossigeno, insieme alla luce visibile e a un catalizzatore a base di ferro. La reazione avviene a temperatura ambiente e a pressione atmosferica.
“In questo contesto, abbiamo sviluppato un nuovo approccio in cui l’anidride carbonica funge da fonte di ossigeno per le reazioni di ossidazione – ha affermato Il Prof.Shoubhik Das, titolare della cattedra di Chimica Organica presso l’Università di Bayreuth e autore senior dello studio –Questa innovazione trasforma la CO2 da gas serra puramente inerte in un prezioso reagente di sintesi”.
Il cuore del processo è unfotocatalizzatore eterogeneo che contiene atomi isolati di ferro su nitruro di carbonio. Quando viene illuminato, ilcatalizzatore riesce ad attivare l’anidride carbonica, una molecola normalmente molto stabile, e a trasferire i suoi atomi di ossigeno agli alcheni. In questo modo è possibile ottenere chetoni e acidi carbossilici, due famiglie di composti molto importanti per la sintesi chimica.
Il metodo è stato testato su 45 diversi composti, mostrando buona selettività anche in presenza di gruppi chimici sensibili, che spesso richiedono passaggi aggiuntivi di protezione nei processi tradizionali.
Scissione ossidativa fotocatalitica eterogenea del legame C=C a base di ferro mediante astrazione di ossigeno dalla CO2 (Fonte: Science “Photocatalyzed oxidative cleavage of alkenes using CO2 as an oxygen donor”, 2026).
“Questo studio mostra che i catalizzatori ad atomo singolo, una linea di ricerca che ci vede da anni in prima linea, continuano ad aprire nuove opportunità per rendere i processi chimici più efficienti, selettivi e sostenibili– ha commentatoGianvito Vilé, Docente di Impianti chimici al Politecnico di Milano –È un risultato di ricerca fondamentale,indicando una direzione promettente per progettare processi di ossidazione più sicuri e meno dipendenti da reagenti aggressivi”.
Il contributo del Politecnico di Milano si è concentrato in particolare sullaprogettazione e caratterizzazione del catalizzatore.Oltre al Prof. Vilé, ha partecipato allo studioXiufang He, ricercatrice post-dottorato nel gruppo del professor Vilé, e i ricercatoriSusanna Monti del CNR-ICCOM eGiovanni Barcarodel CNR-IPCF, che hanno svolto un ruolo decisivo nellacomprensione del meccanismo di reazione e nella validazione dell’efficacia del sistema.
Immagine di copertina: Fonte 2B1stconsulting.com