Il mondo ha bisogno di modi più ecologici per produrre prodotti chimici. In un nuovo studio, i ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison dimostrano un potenziale percorso verso questo obiettivo adattando le tecnologie delle celle a combustibile a idrogeno. Queste tecnologie sono già utilizzate per alimentare alcuni veicoli elettrici, computer portatili e telefoni cellulari.
“L’industria chimica è un grande consumatore di energia e c’è una grande spinta per decarbonizzare il settore”, afferma Shannon Stahl, professore del Dipartimento di Chimica dell’UW-Madison che ha guidato gran parte della ricerca. “L’elettricità rinnovabile può fornire energia per produrre sostanze chimiche con un’impronta di carbonio molto inferiore rispetto alla combustione di combustibili fossili”.
Il processo convenzionale utilizza grandi quantità di zinco metallico come fonte di elettroni, ma la gestione dello zinco è complicata e genera grandi quantità di rifiuti dannosi per l’ambiente. Lavorando con gli scienziati dell’azienda farmaceutica Merck & Co. Inc., i chimici e gli ingegneri dell’UW-Madison hanno cercato di sviluppare un metodo più sostenibile per produrre gli ingredienti necessari per produrre molti tipi di farmaci.
Nella loro ricerca di un processo alternativo, i ricercatori si sono ispirati alle celle a combustibile a idrogeno, che utilizzano il gas idrogeno come fonte di elettroni per generare elettricità.
“Il processo con cui stiamo lavorando necessita di una fonte verde di elettroni”, afferma Stahl. “Ci siamo resi conto che la tecnologia delle celle a combustibile potrebbe essere modificata per produrre sostanze chimiche anziché elettricità,”
Secondo Stahl, il gas idrogeno è una scelta ideale sotto molti aspetti. Può essere generato da elettricità rinnovabile e crea pochissimi rifiuti. Lo sviluppo di un metodo basato sull’idrogeno per produrre prodotti farmaceutici è in linea con il rinnovato interesse per una “economia dell’idrogeno”.
“Questo lavoro è collegato a uno sforzo più ampio per creare un’infrastruttura per l’idrogeno che vada oltre le celle a combustibile e la produzione di energia”, afferma Mathew Johnson, ricercatore post-dottorato nel dipartimento di chimica che ha guidato lo studio. “Questo lavoro dimostra che l’idrogeno può essere combinato con l’elettricità per creare nuovi farmaci.”
I ricercatori hanno sviluppato un sistema che utilizza un tipo di composto organico chiamato chinone per allontanare gli elettroni dall’idrogeno. Una caratteristica importante di questo processo è che funziona bene in assenza di acqua. Le celle a combustibile in genere necessitano di acqua per funzionare in modo efficace, ma l’acqua può interferire con le fasi utilizzate per produrre gli ingredienti dei farmaci.
Il sistema utilizza quindi l’elettricità per sovraccaricare gli elettroni, fornendo agli elettroni più energia di quella che l’idrogeno potrebbe normalmente fornire.
Il team, che comprendeva il ricercatore post-dottorato Jack Twilton, il professore di chimica Daniel Weix e il professore di ingegneria chimica e biologica Thatcher Root, ha descritto il nuovo sistema in un articolo pubblicato il 21 agosto sulla rivista Natura[1] . Mostrano come può essere utilizzato per produrre dozzine di importanti molecole organiche, inclusa una grande quantità di un ingrediente farmaceutico.
Il team sta ora lavorando per migliorare il processo in modo che possa essere utilizzato per la produzione su scala industriale. E Stahl e i suoi collaboratori vedono opportunità ancora maggiori per questa tecnologia.
“Si tratta di una tecnologia ampiamente applicabile per la produzione chimica”, afferma Johnson. “Molti processi chimici necessitano di elettroni. Questo non si limita ai prodotti farmaceutici. Dovrebbe essere una tecnologia molto versatile.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
