SuN2rise: il progetto di Federico Bella vincitore dell'ERC

Abbinare la produzione di elettricità da fotovoltaico alla conversione dell’azoto atmosferico in ammoniaca, composto alla base dei fertilizzanti in agricoltura. È questo l’ambizioso obiettivo del progetto SuN₂rise, che ha permesso al professor Federico Bella del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia di vincere un prestigioso ERC Starting Grant da 1.5 milioni di euro per i prossimi cinque anni. Il progetto propone nuovi scenari per la conversione dell’energia solare e la produzione di fertilizzanti, attraverso la realizzazione di un dispositivo integrato che combina celle fotovoltaiche ibride a sistemi di conversione dell’aria in ammoniaca. Quest’ultima rappresenta uno dei prodotti chimici più utilizzati al mondo, in particolare come fertilizzante, ma il suo processo di sintesi richiede condizioni sperimentali estremamente critiche in termini di elevate temperatura e pressione.

Il processo proposto dal progetto prevede tre elementi caratterizzanti progettati per vincere la sfida principale di questo progetto, ossia provocare la rottura e la conversione della molecola di azoto, una delle più stabili esistenti in natura. Il gruppo di lavoro svilupperà elettrocatalizzatori nanostrutturati in grado di destabilizzare la molecola di azoto, sistemi polimerici per la conduzione degli ioni litio e rigenerazione di questo metallo (noto per la sua capacità di reagire con l’azoto) e reattori elettrochimici su scala di laboratorio per condurre il processo. Il progetto sarà realizzato presso i laboratori del Gruppo di Elettrochimica del DISAT, strutture all’avanguardia per le tematiche legate ai temi delle batterie, del fotovoltaico e dell’elettrocatalisi.

L’approccio del progetto SuN₂rise presenta tre vantaggi rispetto all’attuale processo di produzione dell’ammoniaca. In primo luogo, la reazione elettrochimica avviene in condizioni blande e senza l’emissione di CO₂. Poi, l’energia richiesta dal processo è fornita da celle solari ibride (a base perovskite o colorante), la cui peculiarità di essere preparabili su supporti di vetro ne consentirà l’utilizzo direttamente come involucro del reattore stesso, garantendo un’ottima integrazione. Infine, tale processo è realizzabile ed esportabile ovunque, anche in aree remote: considerato il fatto che l’ammoniaca è la base della maggior parte dei fertilizzanti, il processo SuN₂rise consentirebbe di produrli direttamente nelle aziende agricole, evitando così lo stoccaggio di tali prodotti (uno dei quali, il nitrato di ammonio, ha recentemente dimostrato la sua pericolosità se stoccato in ampie quantità e in aree urbane, come avvenuto a Beirut).

“L’elettrochimica è diventata la piattaforma mediante cui oggi possiamo convertire e stoccare l’energia, nonché produrre prodotti chimici di largo consumo, ridisegnando così l’industria chimica in chiave sostenibile”, dichiara Federico Bella.