CO2 ONLY
CO2 come unica fonte di carbonio per monomeri e polimeri: un passo avanti verso un’economia circolare
Linea d’intervento: Sud
Data inizio: 5 giugno 2019
Durata: 36 mesi
Macrosettore ERC: Science fisiche, chimiche e ingegneristiche (PE)
In vista di una economia circolare fortemente orientata sull’utilizzo di energie rinnovabili e sul sequestro e riutilizzo dell’anidride carbonica, l’obiettivo principale del progetto è quello di delineare e sviluppare nuovi presupposti scientifici e tecnologici di una politica energetica non più basata sull’utilizzo di fonti di natura fossile.
Tra le varie strategie di ricerca volte ad incentivare il riciclo della CO2 e l’utilizzo di fonti rinnovabili, lo sviluppo di processi innovativi per la produzione sostenibile di polimeri rappresenta oggi una grande sfida da un punto di vista tecnologico, ambientale ed economico, poiché questi prodotti costituiscono una grossa fetta nell’intera filiera sintetica dell’industria chimica.
Il progetto CO2 ONLY è proprio finalizzato all’individuazione di nuove procedure sintetiche di monomeri, poi destinati alla polimerizzazione, mediante: i) utilizzo esclusivo di CO2 come fonte di carbonio; ii) utilizzo di fonti rinnovabili per gli stadi di conversione/trasformazione.
Il progetto è articolato secondo due percorsi paralleli di sintesi di monomeri via CO2:
LINEA 1 – Sintesi di olefine leggere da CO2 (e H2 rinnovabile), tramite CH3OH intermedio;
LINEA 2 – Sintesi elettro-catalitica di glicole etilenico da CO2 e successiva trasformazione con CO2 in etilen-carbonato. Parte dell’attività sarà anche incentrata su studi di copolimerizzazione per la progettazione di nuove architetture macromolecolari in policarbonato.
Il progetto coinvolge 5 unità di ricerca tutte situate nel Sud-Italia e, in particolare: due gruppi di ricerca specializzati nell’utilizzo di CO2 (UniME – S. Perathoner; UniBA – A. Dibenedetto); un gruppo internazionalmente riconosciuto sulla idrogenazione della CO2 (CNR-ITAE, con coordinamento locale di un ricercatore <40 anni – G. Bonura); un laboratorio accademico attivo nella conversione di metanolo a olefine (UniCAL – G. Giordano); uno dei gruppi pionieri in Italia sulla sintesi e proprietà dei polimeri a base di policarbonato (UniSA – A. Grassi).
Il progetto CO2 ONLY si rivolge a un’area di ricerca di frontiera in Europa, bilanciando l’approccio tra un percorso (linea 1) per il quale il livello di maturità tecnologica è già ampiamente validato su scala di laboratorio, ma richiede ancora ricerca e sviluppo per una futura industrializzazione, e un percorso completamente nuovo (linea 2) che può aprire nuove possibilità industriali (alto rischio/alto guadagno), ma che richiede ancora di sviluppare sperimentalmente la “prova di concetto”.
La motivazione di fondo è quella di creare un gruppo di lavoro attivo su argomenti che rivestono un grandissimo interesse scientifico nella prospettiva di un ulteriore coinvolgimento in progetti EU e/o finanziati da partner industriali.
Mentre il focus della linea 1 (CNR-ITAE e UniCAL) è basato sullo sviluppo di catalizzatori ibridi innovativi per l’idrogenazione della CO2 a metanolo e successiva conversione in olefine leggere (sintesi a doppio stadio e a singolo stadio), nonché sull’ottimizzazione delle condizioni operative da adottare nei test condotti in reattori a letto fisso, la linea 2 (UniME e UniBA) è focalizzata sull’individuazione di nuove metodologie sintetiche e nuovi catalizzatori. In particolare, UniME studierà la sintesi elettrocatalitica di acido ossalico da CO2, direttamente o attraverso la formazione di formiato, e poi l’idrogenazione selettiva (catalitica o elettro-assistita con generazione in situ di H2) di ossalico acido a glicole etilenico. UniBA studierà la reazione catalitica di CO2 con glicole etilenico in presenza di membrane e altre soluzioni tecnologiche per spostare l’equilibrio a concentrazioni significative. UniSA concentrerà, invece, la propria attività sulla sintesi di catalizzatori metallici per la polimerizzazione di etilen-carbonato o la sua copolimerizzazione con monomeri di origine biologica.
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