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Sgagliozze di Chimica: fritto e... imparato!
Sgagliozze di Chimica: fritto e... imparato!
🔋Le attuali batterie commerciali a base ioni di litio (Li-CoO2) non soddisfano i criteri di sostenibilità. Esse infatti sono costitute da metalli pesanti, membrane molto sottili per separare il catodo dall'anodo ed elettroliti a base di carbonato. Una pila così fatta ha inoltre il problema di essere altamente infiammabile poiché durante il suo funzionamento genera calore e in caso di malfunzionamento potrebbe addirittura scoppiare. ♻️Per questo motivo negli ultimi anni si sta provando a utilizzare i materiali organici al posto dei comuni materiali inorganici. L'utilizzo di queste molecole "verdi" come componenti attivi derivanti da biomasse piuttosto che da fonti petrolchimiche, mira a ridurre la necessità di reperire metalli rari. 🍚🌾Molto studiati sono i "carboni" derivanti dalle bucce di riso, residui di mais o frumento, cocco, semi di soia ecc.. usati per costruire anodi e catodi. Ovviamente questi materiali non possono essere utilizzati come tali ma devono subire dei processi di lavorazione per ottimizzare la loro conduttività e porosità. La strada verso la transizione ecologica resta però ancora lunga, basti pensare che i materiali inorganici sono ancora oggi spesso preferiti quando si tratta di applicazioni ad alta tensione o ad alta densità di energia.
Le batterie che usiamo nel quotidiano per i dispositivi elettrici sono le batterie al litio, ricaricabili velocemente, molto leggere e compatte, ma poco adatte al riciclo. La presenza di metalli è fondamentale per trasformare l'energia chimica in energia elettrica attraverso reazioni di ossido-riduzione (redox). ⚡ l'unità fondamentale delle batterie a litio tradizionali è chiamata cella elettrochimica, formata da un catodo in ossido di cobalto litio (Li-CoO2), collegato ad un anodo in grafite. In particolare, l'energia elettrica che fa funzionare i dispositivi si produce dal flusso di elettroni generato dall'anodo di grafite verso il catodo di Li-CoO2 che trattenendoli si riduce. Il flusso va avanti fino ad esaurimento; nella fase di ricarica tale flusso si inverte dal catodo all'anodo. 🇪🇺 L'Europa sta sostenendo progetti riguardanti la sostenibilità delle batterie. Questo è infatti uno dei punti critici degli obiettivi 2030 della transizione ecologica ed energetica nell'ambito della elettrificazione dei trasporti. Il cambiamento riguarderà principalmente la ricerca di materiali adeguati per la costruzione di nuovi elettrodi, che rendano le batterie ecosostenibili. Ad esempio, recenti studi prevedono l'impiego di materiali organici al posto del Li-CoO2.
Quando si parla di nanoparticelle (NP) e di nanomateriali, molto spesso si pensa a qualcosa che può essere prodotto solo dall’uomo. In realtà,le NP sono presenti da sempre in natura. Un grande contributo è dato dai processi di biomineralizzazione attraverso i quali si producono una serie di nanomateriali inorganici a base di Ferro e Silicio. 👨🏻🔬 Le nanoparticelle presenti in natura sono il risultato di reazioni chimiche o fotochimiche che avvengono in specifiche condizioni ambientali (pH, temperatura, luce, concentrazione, presenza di ossigeno). Quelle più studiate per il loro potenziale effetto ecologico sono le nanoparticelle di metalli nobili. Ad esempio, sono state rilevate NP naturali di argento nelle acque delle aree costiere. Queste risultano essere stabili e trasportabili per lunghi tratti. 🌊 La migrazione delle NP su lunghe distanze ha spinto la comunità scientifica a chiedersi quali effetti possono provocare quando entrano nella catena alimentare della fauna marina. Benché ci siano già evidenze riguardo la tossicità delle NP, che se ingerite possono scatenare la produzione di radicali liberi nocivi, sono necessari ulteriori studi per accertarne i possibili effetti tossicologici a lungo termine.
Gli oggetti costituiti da un insieme di particelle che nel loro complesso presentano dimensioni nel miliardesimo di metro sono definiti nanomateriali (da 1 a 100 nm). Tra questi le nanoparticelle metalliche (oro, argento o rame) sono tra i sistemi ritenuti più interessanti. In questa forma questi presentano delle caratteristiche nuove e inaspettate che li rendono molto versatili.
I nanomateriali trovano applicazioni in vari ambiti: elettronico, informatico, tessile, farmaceutico, biomedico. Sono stati anche utilizzati per combattere il SARS-CoV-2. Ad esempio, sono stati sviluppati materiali nano strutturati costituiti da ossidi di zinco che si sono dimostrati in grado di inattivare le particelle del virus prevenendone la diffusione.
Come tutte le sostanze chimiche anche le nanoparticelle possono causare problemi alla nostra salute, per esempio andando ad interagire con il sistema immunitario. Per questo c'è uno sforzo multidisciplinare mirato a creare sempre più nanomateriali che non siano tossici né per il corpo, ma allo stesso tempo utili a svolgere le funzioni desiderate al meglio.
curiosità sulla #GreenChemistry e sulla #Bio-basedChemistry!!🧪🔬
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