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Neutralizzazione dei fluorocarburi
I fluorocarburi, sostanze chimiche comuni in cui il carbonio è legato al fluoro, sono potenti gas serra e alcuni formano composti tossici che possono accumularsi nell'ambiente. Ma neutralizzare i fluorocarburi ha richiesto un processo la cui alta temperatura ne aumenta i costi, limitandone l'adozione. I ricercatori della Brandeis University riferiscono in Scienza oggi che hanno trovato un catalizzatore che rompe il legame carbonio-fluoro a temperatura ambiente, promettendo uno smaltimento più facile ed efficace di fastidiosi inquinanti.
Distrutto: I ricercatori della Brandeis University hanno utilizzato un catalizzatore di silicio-carborano per rompere i legami carbonio-fluoro a temperatura ambiente. Ciò promette di rendere più facile ed efficace lo smaltimento degli inquinanti.
La forza del legame fluoro-carbonio rende i fluorocarburi preziosi in materiali chimicamente resistenti e durevoli come repellenti per macchie, pentole antiaderenti e refrigeranti. Ma spiega anche perché sono così difficili da smaltire. Un tipo di fluorocarburi, i clorofluorocarburi che distruggono l'ozono (CFC), è stato ora ampiamente vietato dal Protocollo di Montreal, ma anche gli altri due tipi principali presentano problemi ambientali.
Uno di questi è ora utilizzato al posto dei CFC come refrigerante nei frigoriferi e nelle unità di condizionamento dell'aria. Laddove tali refrigeranti si disperdono nell'ambiente, funzionano come gas serra che sono mille volte più potenti dell'anidride carbonica.
Un altro tipo di fluorocarburo viene utilizzato in molte applicazioni mediche, incluso il sangue artificiale. Anch'esso è un potente gas serra ed entra nell'atmosfera come sottoprodotto dell'industria dell'alluminio. Ma alcune specie sono anche tossiche e si accumulano nella catena alimentare, aumentando il rischio di cancro, difetti alla nascita e altri problemi di salute.
di Brandeis Oleg Ozerov , ricercatore capo della corrente Scienza studio, ha trovato un modo per rompere il legame carbonio-fluoro utilizzando un catalizzatore a base di silicio che si ricicla da solo, in modo da poter innescare la reazione di rottura più e più volte.
L'idea di base è che usiamo tre cose: il fluorocarburo, una fonte di idrogeno a base di silicio e un catalizzatore che media tra i due per sostituire il fluoro nel fluorocarburo con l'idrogeno, dice Ozerov. La parte attiva del catalizzatore è un composto di silicio caricato positivamente che dà il via alla reazione strappando il fluoro dal legame fluorocarburico.
La rimozione di un fluoro, spiega Ozerov, fa sì che l'ex fluorocarburo estragga una molecola di idrogeno dal materiale a base di silicio. La perdita di un idrogeno, a sua volta, trasforma il materiale a base di silicio in un'altra istanza del catalizzatore, in modo che la reazione possa continuare.
Per far funzionare il catalizzatore iniziale, Ozerov e il suo collega Christos Douvris hanno dovuto stabilizzarlo associandolo a uno ione molto non reattivo e caricato negativamente che avrebbe interferito il meno possibile con la reazione bersaglio.
I prodotti finali della reazione, idrocarburi e fluorosilani, non hanno proprietà di gas serra e sono più facili da smaltire rispetto ai fluorocarburi.
Ozerov e Douvris hanno provato il loro metodo catalitico su tre substrati di prova al fluorocarbonio. In ogni caso, sono riusciti a far reagire quasi tutto il materiale; un substrato ha impiegato solo sei ore per rompersi completamente, a soli 25 °C.
Robin Perutz , un esperto di catalizzatori presso l'Università di York, nel Regno Unito, afferma che il metodo di Ozerov e Douvris è una scoperta impressionante. È davvero importante convertire i fluorocarburi problematici in qualcosa di abbastanza innocuo, e al momento questo può essere fatto solo con una chimica a temperature estremamente elevate. Questi ragazzi hanno detto che possiamo fare moltissimo solo a temperatura ambiente, e questo è un grande passo avanti verso l'eliminazione di più fluorocarburi indesiderati.
Tuttavia, ci sono alcune sfide da affrontare prima che il catalizzatore possa essere utilizzato per ripulire i fluorocarburi su larga scala. Per cominciare, sarebbe necessario trovare fonti più economiche per i reagenti a base di silicio, afferma Ozerov.
Véronique Garny, direttrice dei gruppi di prodotti chimici fluorurati presso il Consiglio europeo dell'industria chimica , afferma che anche in questo caso potrebbe essere difficile per la tecnica del catalizzatore superare i metodi stabiliti. I fluorosilani, riconosce Ozerov, hanno una certa tossicità, anche se afferma che possono essere facilmente elaborati ulteriormente. Ma secondo Garny, le tecniche esistenti sono più semplici, hanno prodotti finali completamente non tossici e funzionano bene con materiali di partenza altamente contaminati, cosa che il processo di Ozerov deve ancora dimostrare.
Garny vede più potenziale per il metodo del catalizzatore nell'attaccare i fluorocarburi solidi e liquidi che inquinano la terra e l'acqua. Perutz sottolinea, tuttavia, che questi inquinanti sono spesso particolarmente difficili da abbattere perché sono estremamente ricchi di forti legami fluoro-carbonio. Ozerov e Douvris non hanno ancora testato il loro metodo contro tali fluorocarburi recalcitranti.
La tecnica ha ancora molta strada da fare prima di poter essere utilizzata ampiamente, afferma Perutz. Ma è sicuramente un passo molto promettente con un grande potenziale.