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pubblicato il 22 maggio 2012 in energia

Verde: il colore della nuova chimica

Un po’ di storia
La chimica accompagna l’uomo da quel giorno lontano nel tempo in cui mani rozze ma cariche di promesse domarono il primo fuoco. Quegli uomini non lo sapevano ma avevano appena addomesticato una reazione chimica violenta: l’ossidazione della cellulosa contenuta nel legno che produce calore e luce e dà, come sottoprodotto, il carbonio che fu il primo elemento isolato artificialmente. Da quel giorno in avanti, nei millenni a venire, la storia dell’uomo fu un susseguirsi di nuove scoperte per nuovi utilizzi. Il rame, talmente importante da caratterizzare l’era della nostra storia che porta il suo nome, fu ottenuto 10 mila anni fa facendo reagire il carbone con la malachite, mentre toccammo ferro siderurgico per la prima volta 4 mila anni fa quando gli Ittiti svilupparono le tecniche di estrazione da minerali come l’ematite. A proposito, la siderurgia, ovvero la tecnologia in grado di ottenere ferro dalla roccia, prende il suo nome dal latino sider, cioè stella, perché il primo ferro conosciuto dall’uomo fu quello piovuto dal cielo con le meteoriti. Per il vetro dobbiamo attendere fino al III millennio a.C. quando in Fenicia, così racconta Plinio il Vecchio nel suo trattato Naturalis Historia, furono sviluppate le prime tecniche che combinando in un forno calce, soda e silice, davano il prezioso materiale trasparente. Dopo un periodo piuttosto lungo durante il quale la chimica era più imparentata con la magia, finalmente con l’irlandese Robert Boyle (lo scienziato che descrisse la relazione tra volume e pressione di un gas) nacque la chimica in qualità di scienza. Si deve invece al nostro Alessandro Volta e alla sua pila la nascita dell’elettrochimica e solo con la fine dell’800 iniziò l’era dei composti organici di sintesi, ovvero delle materie plastiche, che nel corso del ‘900 si affermarono come realtà indissolubile dal progresso tecnologico e dal benessere collettivo.

Noi e la chimica
La chimica è radicata nelle nostre vite fin dentro ai più piccoli dettagli: basta pensare a tutti gli oggetti in plastica che usiamo quotidianamente o al fatto che l’ammoniaca, una delle molecole più prodotte al mondo, è alla base della nostra alimentazione poiché entra nel processo di sintesi dei più comuni fertilizzanti agricoli. Pur essendo così familiare, il nostro rapporto con questa scienza non è mai stato molto sereno: per molti il termine “chimico” è sinonimo di “velenoso”. La cronaca e la comune esperienza, d’altra parte, sono ricche di fatti, notizie e dati dove i composti chimici sono stati protagonisti di episodi drammatici laddove non furono rispettate le fondamentali regole di sicurezza. L’industria chimica ha fatto molto per rispondere alle esigenze di sicurezza, rispetto della salute umana e compatibilità con l’ambiente, e da qualche anno è nato addirittura un nuovo approccio alla scienza dei composti: la chimica verde o chimica sostenibile.
Lo sviluppo sostenibile, cioè il modello di crescita che assicura a una generazione di avere le risorse necessarie per vivere senza negare alla generazione successiva la stessa possibilità, impone una conversione delle tecnologie più vecchie in processi più ecologici e puliti. La rivoluzione verde della chimica si basa su una serie di innovative scelte produttive. Perché un impianto chimico industriale possa definirsi “verde” deve rispettare una serie di regole molto precise: deve perseguire la compatibilità ambientale di tutte le fasi del ciclo produttivo, deve utilizzare materie prime naturali prodotte localmente, deve riutilizzare gli scarti, deve usare fonti energetiche rinnovabili e deve risparmiare energia attraverso un uso innovativo e razionale.Per esempio invece del calore che è molto dispendioso, alcune reazioni chimiche possono utilizzare le radiazioni elettromagnetiche, come le microonde. Oppure sono allo studio nuovi catalizzatori, cioè sostanze che facilitano il compiersi di una reazione chimica, che diminuiscono l’energia necessaria perché i processi avvengano. Alcune reazioni, inoltre, potrebbero essere alimentate direttamente della luce del sole secondo quanto studia la fotochimica. Una attenzione particolare è riservata ai solventi cioè le sostanze liquide usate per diluire o sciogliere un’altra sostanza al fine di ottenere una soluzione. L’acqua è un solvente eccezionale ma, per esempio, funziona poco con le sostanze oleose. Per queste venivano usati i solventi organici che sono molecole potenzialmente nocive. Oggi si cerca di incentivare l’uso dell’acqua come solvente e sono già molti i prodotti in commercio con formule a base acquosa, per esempio le vernici e gli smalti. I principi della chimica verde, quindi, possono essere applicati a tutte le aree della chimica: dalla ricerca, alla sintesi, dalla produzione ai trasporti.

La nuova chimica
Una parte importante e in continua evoluzione della chimica verde utilizza il verde anche come materia prima. Per esempio ci sono impianti che producono nuovi materiali a partire da sostanze naturali di origine vegetale. Si tratta di prodotti di uso molto comune come le bioplastiche o altamente specifico come i lubrificanti o sostanze impiegate in vari ambiti industriali. Le bioplastiche rappresentano una novità molto interessante con applicazioni davvero sorprendenti. Sono ottenute a partire da diverse materie prime quali l’amido di mais, l’olio di girasole, la cellulosa e la lignina. Una plastica biologica, o biopolimero, è una molecola complessa capace di degradarsi completamente una volta conclusa la funzione per la quale è stata concepita. Degradando, grazie all’intervento dei microrganismi, questi materiali si trasformano in sostanze più semplici che possono tornare a fare parte dei naturali cicli della materia. Questa capacità è detta biodegradabilità e, quando è completa, converte le sostanze di partenza nelle molecole fondamentali della vita cioè acqua e anidride carbonica. Per esempio, il Mater-Bi è una bioplastica molto diffusa ottenuta miscelando amido di mais e olio di girasole. Viene utilizzata per realizzare molti oggetti di uso comune come sacchetti per la spesa, piatti, posate e materiali per l’imballaggio. Il Mater-Bi viene completamente degradato dai microrganismi del suolo che letteralmente se lo mangiano trasformandolo in composti organici naturali e riutilizzabili dalle piante. Questo materiale viene largamente utilizzato in oggetti domestici che entrano in contatto con i cibi proprio grazie alla sua completa biodegradabilità: infatti può essere smaltito insieme ai resti di cibo come rifiuto “umido” e addirittura immesso in una compostiera per ottenere terriccio. La chimica verde è sempre più interessante anche dal punto di vista economico e rappresenta un settore in continua crescita tanto da prendere il posto, in alcuni casi, delle linee produttive tradizionali. Un esempio di impianto industriale convertito alla chimica verde sta avvenendo a Porto Torres in Sardegna all’interno del complesso petrolchimico che opera nell’isola dagli anni ’60. A partire da materie prime derivate da piante locali come il cardo o l’eucalipto, si stanno sviluppando linee di produzione di bioplastiche e altri materiali biodegradabili che, complessivamente, andranno a costituire la più grande bioraffineria al mondo. La scelta di sfruttare essenze vegetali abbondanti e tipiche della zona riduce ulteriormente l’impatto ambientale della produzione poiché limita il consumo delle risorse destinate ai trasporti e, non meno importante, favorisce l’impiego della manodopera locale .
Per saperne di più visita la pagina web segnalata in fondo.

La petrolchimica
Anche la petrolchimica, cioè la scienza che sviluppa materiali di sintesi a partire dal petrolio e dal gas naturale, conoscerà una personale rivoluzione verde. Gli idrocarburi sono composti molto preziosi e attualmente, oltre ad alimentare i motori a combustione delle nostre automobili, sono alla base di complessi processi industriali che portano alla creazione di materie plastiche, fibre sintetiche, gomme, vernici, fertilizzanti, persino medicinali. Ma il futuro degli idrocarburi potrebbe essere ancora più luminoso: i polimeri semiconduttori, cioè quelle materie plastiche che possiedono caratteristiche chimico-fisiche simili a quelle del silicio, sono attualmente impiegate per la realizzazione di celle solari di plastica leggerissime, convenienti e incredibilmente versatili. L’efficienza di queste celle non è ancora in grado di superare quella delle celle tradizionali al silicio ma si tratta di tecnologie giovani con ottime prospettive di sviluppo. Forse un giorno avremo vernici fotoelettriche con cui rivestire le case o indumenti capaci di produrre l’energia necessaria per far funzionare i dispositivi portatili come i computer. Non sappiamo prevedere quali meraviglie ci riserverà la chimica ma possiamo affermare che buona parte della sua storia è ancora da scrivere… non solo con l’inchiostro nero, il petrolio, ma anche con quello verde.

Leggi l’Accordo Eni – Novamont per la nascita del Polo di Chimica Verde a Porto Torres (SS)

A cura di Andrea Bellati

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