Il cobalto potrebbe sostituire i metalli preziosi nelle nuove tecnologie

Il cobalto, un minerale abbastanza comune, promette di diventare un catalizzatore industriale con potenziali applicazioni nelle nuove tecnologie verdi, come la produzione di biocarburanti o la fissazione dell’anidride carbonica atmosferica. Per fare questo, il cobalto deve venire ‘ospitato’ da una molecola complessa che imita il comportamento dei metalli preziosi, che normalmente vengono utilizzati in ambito industriale.

I catalizzatori sono quasi come la Pietra Filosofale per la chimica. Certo, non possono cambiare il piombo in oro, ma possono trasformare una sostanza chimica in un’altra con uno sforzo energetico minimo, rispetto a quello che servirebbe senza di essi.

Forse l’esempio più familiare di catalisi si trova all’interno dei sistemi di scarico delle automobili, le famose marmitte catalitiche, che trasformano fumi tossici in gas più ‘benigni’. Ma i catalizzatori si trovano anche come parte integrante in migliaia di processi industriali o nell’ambito delle energie rinnovabili, dove accelerano o ottimizzano una sbalorditiva gamma di reazioni chimiche. Non è un’esagerazione dire che senza i catalizzatori non ci sarebbe l’industria moderna.

Ma un inconveniente dei catalizzatori è che i più efficaci tendono ad essere molto costosi, in quanto si tratta spesso di metalli preziosi o rari.

L’elenco è molto lungo, ma si tratta quasi esclusivamente di metalli nobili come platino, palladio, rodio e rutenio, che sono una risorsa molto difficile da ottenere a prezzi abbordabili, e stanno diventando sempre più proibitivi da ottenere quando richiesti in grandi quantità. In assenza di un’alternativa economica, presto tali metalli potrebbero diventare sempre più costosi, visto che le applicazioni industriali aumentano in tutto il mondo.

Una spinta ad una chimica sostenibile potrebbe arrivare dallo sviluppo di alternative economiche ai catalizzatori fatti con metalli preziosi. L’ideale sarebbe utilizzare elementi relativamente poco costosi e abbondanti sulla Terra. Ma fino ad oggi, le caratteristiche chimiche dei metalli più comuni hanno di fatto reso questa speranza vana. Oggi però il centro di ricerca del Los Alamos Laboratory, famoso per essere stato durante la Seconda Guerra Mondiale il punto di riferimento per lo sviluppo della bomba nucleare, crede di avere la risposta.

Secondo i ricercatori del famoso laboratorio, un nuovo tipo di catalizzatore potrebbe essere ottenuto da un elemento molto abbondante sulla Terra, il cobalto.

Il cobalto, come il ferro e altri metalli di transizione della tavola periodica, è economico e relativamente abbondante, ma ha una propensione a subire reazioni irreversibili anziché rimanere invariato dopo le reazioni chimiche che dovrebbe catalizzare. Questo lo rende un catalizzatore davvero poco efficiente. Tuttavia, la svolta del team Los Alamos è stata quella di catturare un atomo di cobalto all’interno di una molecola complessa, in modo tale che esso possa imitare la reattività dei catalizzatori fatti con metalli preziosi, e farlo in una vasta gamma di circostanze, senza però reagire con le sostanze presenti.

I risultati del gruppo di Los Alamos potrebbe avere delle importanti ripercussioni per lo sviluppo di futuri catalizzatori. Grazie alle elevate prestazioni e al basso costo del metallo, il catalizzatore al cobalto potrebbe avere potenziali impieghi in settori nuovi dell’economia come le tecnologie per la produzione di biocarburanti, oppure la riduzione della CO2 atmosferica. Il catalizzatore potrà avere anche impieghi nella chimica organica, come l’idrogenazione, una reazione catalitica che produce importanti precursori chimici industriali.

Lo studio è stato pubblicato il 26 novembre nell’edizione internazionale della rivista Angewandte Chemie (Indirizzo: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201208739/full)