Nuovi catalizzatori metamorfici per la transizione energetica

Al centro dello studio vi sono i cosiddetti catalizzatori bimetallici ferro-nichel a forma mutevole. Questi sono stati prodotti a partire da una struttura ceramica mediante reazioni allo stato solido. Grazie al controllo mirato della temperatura di riduzione, è stato possibile produrre due diverse nanostrutture: nanoparticelle di ferro-nichel legate oppure complesse strutture «nucleo-guscio» costituite da ossido e lega.

Un vantaggio particolare del sistema sviluppato è la sua reversibilità: grazie alla rigenerazione ossidativa è possibile ripristinare la ceramica originaria, consentendo così un alternarsi ripetuto tra le diverse nanostrutture. Questa adattabilità strutturale consente al catalizzatore di passare in modo mirato tra due importanti vie di reazione: il reforming a secco dell’etano con anidride carbonica e la disidrogenazione ossidativa dell’etano supportata da CO₂. Entrambe le reazioni contribuiscono a ridurre le emissioni di gas serra utilizzando l’anidride carbonica come materia prima e consentono al contempo la produzione di preziose materie prime chimiche.

«I nostri risultati dimostrano che è possibile controllare in modo mirato le proprietà catalitiche modificando dinamicamente la struttura del materiale», spiega la prof.ssa Simone Mascotto, responsabile del gruppo di lavoro. «Ciò consente non solo un’elevata selettività, ma anche una notevole stabilità nel corso di numerosi cicli di reazione.»

I ripetuti cicli redox hanno confermato che sia i cambiamenti strutturali sia le prestazioni catalitiche sono in larga misura reversibili. Questa strategia rappresenta quindi un approccio promettente per lo sviluppo di catalizzatori rigenerabili e multifunzionali, che possono adattarsi in modo flessibile alle esigenze industriali.