Acqua ossigenata green grazie a un nuovo idrogel
18.03.2025
L'Università di Padova ha effettuato una ricerca, in collaborazione con la Northwestern University, che ha portato alla scoperta di un nuovo idrogel capace di rendere più efficiente la conversione della luce solare in prodotti chimici, come l'acqua ossigenata. Questa sostanza è nota per le sue proprietà ossidanti e disinfettanti ed è ampiamente utilizzata in medicina, industria e ambito domestico. Tradizionalmente, l'acqua ossigenata è prodotta mediante la riduzione dell'ossigeno, un processo che, sebbene efficiente, presenta problemi di sostenibilità poiché richiede solventi organici, idrogeno e metalli nobili. Pertanto, si stanno esplorando metodi alternativi che utilizzano l'energia elettrica o la luce solare.
La chiave per una conversione efficiente della luce solare in prodotti chimici sembra risiedere nel movimento, come avviene in natura con le piante che utilizzano gli stomi per regolare la fotosintesi o nel corpo umano con organi come il cuore e i polmoni.
Proprio grazie al movimento, infatti, il team internazionale di ricercatori delle Università di Padova e Northwestern (Chicago, USA) ha scoperto un nuovo materiale per rendere più efficiente la conversione dell’energia solare in prodotti chimici: lo studio, dal titolo Mechanical and Light Activation of Materials for Chemical Production, è stato pubblicato sulla rivista scientifica «Advanced Materials».
Gli studi scientifici attuali testano i materiali per la fotosintesi artificiale – così vengono chiamate le ricerche che si ispirano a questo processo naturale e che si riferiscono a qualunque sistema per catturare e immagazzinare l’energia dalla luce del sole nei legami chimici di un combustibile – in condizioni statiche, ignorando le reazioni in caso di movimento, aspetto che hanno deciso di indagare i ricercatori delle Università di Padova e Northwestern. «Per testare se il movimento potesse influenzare la fotosintesi artificiale è stato fondamentale preparare un materiale nuovo – spiega Luka Ðorđević, primo autore della ricerca e docente del Dipartimento di Scienze chimiche dell’Università di Padova –. Questo materiale non solo doveva essere in grado di assorbire e convertire la luce solare, ma doveva essere anche abbastanza intelligente da gonfiarsi e contrarsi a seconda degli stimoli a cui veniva sottoposto».
Il team di ricercatori ha dunque sviluppato un idrogel che si gonfia e si contrae in risposta agli stimoli, migliorando la fotosintesi artificiale.
L'idrogel sviluppato è composto da due elementi principali: un fotocatalizzatore per convertire la luce solare in reazioni chimiche e un materiale termoresponsivo per adattarsi ai cambiamenti di temperatura. Gli studi hanno dimostrato che questo nuovo idrogel organico aumenta significativamente l'efficienza di produzione dell'acqua ossigenata quando viene sottoposto a rapidi cicli di contrazione ed espansione. Questo movimento meccanico accelera lo scambio di prodotti e reagenti, analogamente al funzionamento degli organi del corpo umano.
Questa ricerca innovativa, finanziata dall'Unione Europea con un ERC Starting Grant, e guidata da Luka Ðorđević dell'Università di Padova, non solo migliora la sostenibilità della produzione chimica, ma potrebbe trovare applicazioni estese in altri materiali e reazioni.
