Cosa resterà di quest’anno internazionale della chimica?

Di cosa parlano gli appassionati di scienza? Forse non proprio di chimica…

Nella storia il 2011 resterà impresso come anno internazionale della chimica malgrado gli sfuggenti neutrini, il divin bosone e il DNA all’arsenico. Non parliamo neppure di pianeti remoti potenzialmente acclamati come possibili ospiti di una qualunque (per quanto improbabile) forma di vita, o in generale del percorso verso la vita artificialmente generata sia a base silicio che carbonio, per le quali direi che siamo ancora ben lungi dal decifrarne i più intimi segreti.

Ciò che più di concreto è stato raggiunto dalle scienze naturali in questi ultimi anni, possiamo dirlo senza ombra di dubbio, proviene dalla ricerca nella chimica in ognuno dei suoi infiniti aspetti, anche se parrebbe che la comunicazione in questo settore non sia molto efficace, anzi spesso la stampa non perde occasioni per denigrare, stravolgere, demonizzare quando non espressamente colpevolizzare la chimica per qualsiasi futile motivo, finendo inevitabilmente vittime della sua stessa ignoranza. Ci mancherebbe, fa più notizia l’incidente nella cisterna a causa delle esalazioni di quel maledetto solfuro di idrogeno, piuttosto che il premio vinto da una ricercatrice sarda dopo che la sua ricerca è stata scartata da una commissione regionale, soprattutto se chi scrive nel primo caso è un affermato sensazionalista e nel secondo un timido freelancer (certo se continuano a scrivere articoli come questo, c’è da rabbrividire e arrabbiarsi, non da stupirsi o ironizzare a sproposito).

Invece io sono dell’idea che in ogni momento dovremmo essere consapevoli di tutta la chimica che ci circonda, della sua importanza e della sua onnipresenza, spesso sottovalutata, quando non scontata. Possiamo e dobbiamo risvegliarci da un certo intorpidimento mediatico che sposta l’attenzione verso palcoscenici più frivoli, mentre il resto del mondo si concentra sul progresso e sulla risoluzione dei problemi senza piangersi addosso per le proprie sventure, bensì impegnandosi per un futuro migliore che i nostri discendenti erediteranno, nel bene e nel male!

Ok, ho capito, non mi dilungo più in noiosi moniti, proviamo a passare in rassegna un anno di ricerca, chiaramente all’insegna del tema portante, la chimica, e consci che il percorso non si concluderà con l’anno appena terminato, ma si evolverà in funzione dell’impegno che riusciremo a dedicare in termini che potete immaginare.

Lesley Yellowlees in copertina. Credit: MAVERICK

Quest’anno le donne spesso sono state protagoniste nella chimica, una presenza virtuosa per commemorare opportunamente il centenario del primo premio Nobel per la chimica assegnato un secolo fa ad una grande donna, Marie Curie. Tutto considerato, non sembrerebbe casuale l’elezione del primo presidente donna a capo della prestigiosa Royal Society of Chemistry, rinomata specialista in elettrochimica, lei è la Prof. Lesley Yellowlees dell’Università di Edinburgo. Le fonti tuttavia non si sbilanciano, sostenendo che è stata una felice e benvenuta coincidenza, il resto fa parte delle apparenze, e io non ho nulla da eccepire in merito.

Roberta Sessoli – Unifi

Tra le eccellenze italiane troviamo la prolifica dottoressa Roberta Sessoli, PhD in chimica che nella sua intervista su ChemistryViews, alla domanda “pensa che esistano ancora differenze tra uomini e donne nella chimica?” risponde così:

Non ho mai avuto l’impressione che la mia carriera sia stata influenzata positivamente o negativamente dal fatto di  essere una donna. Tuttavia, se cerco di capire chi ha giocato un ruolo chiave nella mia carriera, trovo solo uomini. Anche se la percentuale delle donne nella scienza è in costante aumento, non sono sicura che il potere alla fine verrà distribuito equamente tra i sessi. La mia personale opinione è che le donne, in generale, siano meno attratte dal potere rispetto agli uomini. Facendo nascere nuove vite, le donne ottengono già un contatto intimo con il potere e la responsabilità e così lo cercano meno altrove.

Le sue ricerche si concentrano sulle proprietà magnetiche di catene e cluster molecolari, è stata un pioniere nel campo della bistabilità magnetica a livello molecolare ed effetti quantistici correlati a questi materiali. Numerosi premi in riconoscimento delle sue ricerche e oltre 250 articoli scientifici al suo attivo, un libro e altre pubblicazioni, la rendono una ricercatrice degna di nota.

Sempre in Italia, sempre una ricercatrice in quel di Padova, dona nuovo lustro alla ricerca italiana nel campo della fotochimica, quella che se applicata diventa la fonte di energia a cui più aspiriamo, in pratica creare pannelli fotovoltaici a basso costo ed elevata efficienza. Lei si chiama Elisabetta Collini ed è l’ideatrice del progetto QUENTRHEL (Quantum-coherent drive of energy transfer along helical structures by polarized light), che recentemente ha ricevuto un finanziamento con uno “Starting Grants” del valore di un milione e mezzo di euro da parte del Consiglio Europeo della Ricerca. Una laurea in Chimica all’Università di Padova nel 2003, conclude il Dottorato in Scienze Chimiche nel 2007, trascorre due anni di Post dottorato all’Università di Toronto in Canada, Elisabetta oggi è assegnista di ricerca al Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova. Ascoltatela nel servizio dedicatole, è davvero deliziosa!

Menzione speciale anche per Luisa Torsi, di cui potete leggere un’intervista recente grazie a OggiScienza, in cui emerge tutta la passione per la chimica della  vincitrice nel 2010 del Merck Prize per le scienze analitiche e coordinatore di FlexSmell, un progetto Marie Curie ITN (International Training Network).

Sul fronte della ricerca applicata possiamo sicuramente fare riferimento all’imminente passaggio ad un approvvigionamento delle risorse energetiche che si potrebbe definire “post-fossile”, in barba a qualsiasi picco di Hubbert. La progettazione di un dispositivo fotoelettrico idrolitico o, per gli amici, una foglia artificiale, è stata messa a punto da un gruppo di ricercatori del MIT e presentata ad un importante meeting del settore, potrebbe rivelarsi una delle migliori soluzioni a breve termine. Daniel Nocera ammette che esistano opzioni più efficienti, ma il costo (qualche decina di €) di questi dispositivi potrebbe farli facilmente diventare oggetti di pubblico dominio e alla portata di tutti, considerato che funzionano anche alimentandole con acque reflue: con soli 4 litri di acqua ed esposti al sole, possono produrre abbastanza energia elettrica da soddisfare per un giorno le esigenze di una famiglia in un paese in via di sviluppo.

DOI: 10.1039/C1CP23213D

Se possiamo sfruttare le acque di scarico, perché non possiamo utilizzare direttamente la nostra … pipi? A questo devono aver pensato Ioannis Ieropoulos e John Greenman del Bristol Robotics Laboratory quando hanno sviluppato una cella elettrochimica alimentata da metaboliti batterici che impiega l’urina per produrre energia elettrica. Probabilmente la raccolta dell’insolito “combustibile” potrebbe risultare ancora alquanto scomoda, ma sono sicuro che qualche ingegnere idraulico da qualche parte è già sul piede di guerra, e si sta prodigando per risolvere questo piccolo dettaglio.

Serbatoi di energia più efficienti, a carica veloce, che durano settimane, con maggior capacità e corrente di spunto. Questi sono gli obiettivi che impegnano molti ricercatori che studiano innovativi sistemi per accumulare l’energia. Un gruppo molto variegato di scienziati, che comprende fra gli altri Bruno Scrosati dell’università La Sapienza, ha pubblicato i risultati di una ricerca sulle batterie a ioni di litio di nuova generazione, che sembrano molto promettenti. Su PhysOrg altri dettagli.

Il litio sembra godere di un rinascimento incoraggiante, dato che le attenzioni nei suoi confronti si sono moltiplicate. Ne sono ulteriori esempi le ricerche del MIT, che approcciano il problema con un fosfato di litio e ferro (LiFePO4) il quale sembrerebbe migliorare molto il trasporto di elettroni e pertanto la velocità di ricarica, ma ancora più interessante è lo sviluppo di batterie litio-aria, di cui riporto lo stralcio di un abstract a caso tra le numerose ricerche apparse lo scorso anno:

La batteria litio–aria è una delle tecnologie più promettenti tra i vari sistemi di accumulo di energia elettrochimica. Abbiamo dimostrato che un elettrodo aeriforme composto da un insolito arrangiamento gerarchico di fogli di grafene funzionalizzato (senza catalizzatore),  fornisce una capacità eccezionalmente alta (15000 mAh/g) raggiungendo valori mai rilevati prima. Questa eccellente performance è attribuita alla singolare struttura porosa bimodale dell’elettrodo che consiste in canali microporosi che agevolano la rapida diffusione dell’ossigeno, mentre i pori ad elevata connettività su scala nanometrica forniscono una alta densità di siti reattivi per le reazioni Li–O2. Inoltre, vi mostriamo che difetti e gruppi funzionali sul grafene grezzo favoriscono la formazione di particelle isolate di dimensioni nanometriche di Li2O2 e aiutano a prevenire occlusioni nell’elettrodo ad aria. []

Questa ricerca è interessante anche perché dimostra che il grafene (che continua il suo dominio indiscusso fra i più studiati) si rivela un ottimo materiale per le nuove tecnologie, anche quando è “difettoso”, e arstecnica ci scherza su, affermando che una “deliberata incompetenza” migliora le batterie al litio, che impertinenti!

E per finire l’anno in bellezza … fuochi d’artificio! Anzi no, si tratta della struttura chimica delle antenne cattura-luce di tipo 1. Clicca l’immagine per info e credits.

Altrove, l’attenzione si è concentrata verso la ricerca di nuove fonti di biocombustibile. Sebbene esistano numerosi problemi che affliggono questo settore, come per esempio la competizione che si innescherebbe nei confronti della produzione alimentare, alcuni ostacoli potrebbero essere superati con piante poco esigenti e ad alto contenuto zuccherino come l’agave blu, che possono quindi crescere in condizioni estreme fornendo bioetanolo di ottima qualità in maniera sostenibile come dimostra la ricerca del team di David King pubblicata lo scorso giugno. In questo frangente, nemmeno i produttori di tequila dovrebbero allarmarsi!

L’acqua è un tema per il quale in chimica fisica c’è sempre da aggiungere qualche capitolo, visto che obiettivamente è una molecola unica nel suo genere, e sicuramente rappresenta quella più studiata in ogni suo aspetto. Ciò nonostante essa non ci risparmia ulteriori inattese meraviglie, come quella ipotizzata da Valeria Molinero et al., un nuovo stato “proibito” della materia con simmetria quasiperiodica, che le permette di conservarsi in forma liquida anche a temperature di -48°C. Questa ricerca ha avuto anche un seguito, e a parte l’ovvio richiamo con i cristalli impossibili di Daniel Shechtman (premio Nobel per la Chimica 2011) finalmente apprezzati, e riconosciuti con un meritato premio Nobel, bisogna ricordare che durante il 2011 è stato condotto il più grande esperimento chimico su scala planetaria che riguarda proprio l’acqua, a cui hanno partecipato oltre 15.000 studenti di tutto il mondo e prosegue, dato il grande successo, fino alla fine di marzo 2012.

Fra le numerose ricerche di rilievo su nuovi materiali, segnalo quella di Jan Schroers (Yale) su una nuova famiglia di leghe metalliche plasmabili come la plastica, ma resistenti come l’acciaio e in grado di assumere qualsiasi forma che desideriamo, naturalmente a costi sostenibili.

Paul Meredith e il suo gruppo di ricercatori hanno scoperto invece una brillante tecnica per creare nuovi materiali plastici che esprimono proprietà metalliche e che possono perfino comportarsi da superconduttori, tramite i quali si potrebbero spalancare inediti percorsi nella microelettronica e nell’applicazione di componenti plastici economici e di facile fattura. Quindi presto avremo una metalloplastica e un plastometallo, cosa volete di più? ;)

Il primo modello di nanocar con ruote in puro fullerene. (Credit: Wikimedia Commons)

E ancora, spulciando sul dossier speciale che Nature ha pubblicato in occasione dell’anno internazionale della chimica, computer a DNA, catalizzatori non metallici, polimeri autoriparanti, un veicolo molecolare a quattro ruote (!), mentre sullo sciencewatch di Reuters troviamo nuovi impieghi per il palladio, polimeri per pannelli organofotovoltaici, sostituzione dell’indio con il meno raro ittrio per la costruzione di schermi e pannelli touch screen, tra i più hot del 2011. Altro ancora potete leggerlo sull’avanguardia curata dalla Royal Society e sui riflettori puntati da Central Science. Purtroppo questa rassegna è fin troppo limitata e incompleta, quello che mi auguro è di aver reso l’idea dell’effervescenza che ruota intorno alla chimica innovativa e al significato che essa rappresenta in un mondo che piange crisi da ormai troppo tempo.

Chiaramente nulla di tutto questo è presente nella (forse un po’ troppo poco politically correct) classifica delle dieci notizie scientifiche più importanti dei lettori di LeScienze, come dire che forse per qualcuno l’anno internazionale della chimica non è nemmeno esistito. Forse anche perché in Italia la chimica sta morendo in una lenta agonia che dura almeno dagli anni ’70, soprattutto presso la grande industria che non è stata in grado di stare al passo con i tempi ed è annegata nelle solite ipocrisie italiche. Nomi gloriosi e decaduti come Montedison, Rumianca, Mira Lanza, Schiapparelli, Carlo Erba, le continue crisi di Porto Marghera e Porto Torres, non lasciano spazio alle incertezze, dell’enorme cultura chimica accumulata nei secoli passati, non sono rimaste che poche nicchie di virtuosismi ormai a serio rischio di estinzione. Sarebbe bene spargere la voce.

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3 thoughts on “Cosa resterà di quest’anno internazionale della chimica?

  1. A digiuno completo per quanto riguarda la chimica,
    sono rimasto a bocca aperta leggendo l’articolo!
    I progressi e le prospettive sono incredibili.

  2. Pingback: Goodbye IYC! - Urto efficace - di Teresa Celestino - Chimica

  3. Pingback: La chimica del futuro e il futuro della chimica – XXIII Carnevale della Chimica | Il chimico impertinente

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