Wednesday, Aug. 16, 2017

Membrane ultrapermeabili contro i gas serra

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7 August 2017

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Membrane ultrapermeabili contro i gas serra

 Un team di ricercatori dell’Istituto per la tecnologia delle membrane del Cnr di Cosenza, in collaborazione con le Università di Edimburgo, della Pennsylvania e della Florida, ha composto delle membrane con materiali polimerici altamente porosi, capaci di filtrare la CO2.  Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Materials

Sviluppare nuove membrane per separare la CO2 presente a livello atmosferico è una delle soluzioni più promettenti per risolvere il problema dei gas serra. Ci sono riusciti alcuni ricercatori dell’Istituto per la tecnologia delle membrane del Consiglio nazionale delle ricerche di Cosenza (Itm-Cnr) in collaborazione con le Università di Edimburgo, statale della Pennsylvania e della Florida. Lo studio è stato pubblicato nella rivista scientifica Nature Materials.

Struttura chimica del polimero con la rappresentazione della sua struttura bidimensionale

Struttura chimica del polimero con la rappresentazione della sua struttura bidimensionale

“Le membrane sono state preparate con nuovi materiali polimerici porosi, aventi una particolare struttura bidimensionale che garantisce un’elevata microporosità a livello molecolare”, spiega Alessio Fuoco (Itm-Cnr) coautore dello studio, “che può essere considerata come un micro-labirinto che permette un passaggio più veloce delle molecole piccole rispetto a quelle più grandi, o delle più solubili rispetto a quelle meno solubili. L’elevata microporosità, combinata con la rigidità, permette a questi materiali di offrire combinazioni uniche di permeabilità e selettività, che oltrepassano l’attuale stato dei materiali usati in membrane commerciali”.

Rappresentazione schematica del trasporto attraverso una membrana con elevata selettività per la CO2 rispetto ad azoto e metano

Rappresentazione schematica del trasporto attraverso una membrana con elevata selettività per la CO2 rispetto ad azoto e metano

Molti processi industriali fanno già uso di membrane, per esempio per la produzione di acqua potabile da acqua salina o di ossigeno puro dall’aria, nonché in processi medicali quali la dialisi.

 Modello molecolare del polimero (grigio) con molecole di gas (giallo) all’interno dei micropori (grigio chiaro)

Modello molecolare del polimero (grigio) con molecole di gas (giallo) all’interno dei micropori (grigio chiaro)

“La scienza e ingegneria delle membrane è un campo in continuo sviluppo, in cui l’Itm-Cnr ha un’ampia esperienza a livello internazionale. La difficoltà principale è trovare materiali che garantiscano un’elevata produttività, cioè permeabilità, e allo stesso tempo un’alta selettività ed efficienza della separazione: questo è particolarmente rilevante per la separazione di miscele gassose ed è l’ambito sul quale stiamo lavorando da diversi anni”, aggiunge John Jansen dell’Itm-Cnr, che guida il gruppo di ricerca. “Tra gli argomenti sui quali stiamo maggiormente orientando la nostra ricerca ci sono l’abbattimento dei gas serra e la produzione di energia pulita, come il biogas. L’accordo di Parigi sui cambiamenti climatici è una delle principali motivazioni della nostra ricerca”.

Questa ricerca, finanziata dalla Commissione europea nell’ambito del progetto M4CO2, contribuisce allo sviluppo di processi produttivi con ridotto impatto ambientale.

 

Il CNR in numeri

È il primo ente di ricerca per numero di ricercatori. Il personale complessivo del CNR è composto da oltre 8.400 persone tra ricercatori, tecnologi, tecnici e amministrativi. Il CNR è composto da 7 dipartimenti e 102 istituti con specializzazione sui principali saperi, settori scientifici e tecnologici, con più di 330 sedi secondarie e laboratori sul territorio in Italia e all’estero tra cui le basi scientifiche in Artide e Antartide. I Dipartimenti sono: Scienze biomediche, Chimica e tecnologia dei materiali , Terra e Ambiente, Ingegneria, ICT energia e trasporti, Fisica e materia, Scienze umane e patrimonio culturale, Bio e agroalimentare.
Fondamentale il contributo di ricerca, scientifico, di trasferimento tecnologico e applicativo in aree cruciali per l’Italia e il mondo: dal clima alla salute della terra, dal benessere dell’uomo allo studio e cura delle malattie rare, dalla sicurezza alimentare alle nanotecnologie, all’apprendimento dei giovani, al monitoraggio livelli inquinamento aria, acqua, piante e in tante altre materie.
Il CNR è al primo posto tra enti di ricerca e università in Italia per numero di famiglie di brevetti, oltre 350.
Secondo l’ultima valutazione dell’Agenzia Nazionale di Valutazione del Sistema Universitario e della Ricerca (Anvur), nella categoria Terza Missione il CNR figura al primo posto per numero di spin off e nei settori di ricerca multidisciplinari (16).
In occasione dell’anniversario 2017 per i 60 anni della ricerca europea e i 10 anni degli ERC (European Research Council) il CNR risulta al primo posto in Italia, tra enti di ricerca e università, con complessivamente 42 ERC vinti da singoli ricercatori CNR o in partnership con ricercatori e ricercatrici di altri enti e università di fama.
Il CNR è primo ente in Italia per numero di borse di studio Marie Curie vinte dai suoi ricercatori.
82 ricercatori sono stati assunti nel 2016 dal CNR per 20 aree di specializzazione. 150 borse di studio CNR finanziate nel 2016. Più di 5000 collaborazioni di ricerca e scientifiche con le più prestigiose università ed enti di ricerca in Italia e nel mondo nel 2016.
Si può stimare che per ogni euro investito nel CNR, l’Ente ne attrae circa sessanta centesimi in più su base competitiva. Il Bilancio del CNR, infatti, mediamente totalizza a 900 milioni di euro l’anno ed è composto per circa il 40% da entrate esterne derivanti da contratti con privati (imprese, prestazioni e servizi, accordi) e altre istituzioni. Il Contributo del MIUR (FOE) è di circa 550 milioni di euro.
Il CNR si impegna a portare la ricerca all’interno della società e un’attenzione particolare è dedicata alla scuola. Il carattere interdisciplinare del CNR e la rete di referenti presenti su tutto il territorio nazionale esperti nelle molteplici aree del sapere rappresenta una grande forza a disposizione delle istituzioni scolastiche al fine di sviluppare metodologie didattiche innovative in grado di aumentare le competenze degli studenti. I principali progetti dedicati alla scuola, in collaborazione con il MIUR, sono: l’alternanza scuola-lavoro, ricercatori in classe, laboratori aperti per gli studenti, kit didattici per organizzare laboratori in classe, science center itineranti e interattivi, corsi di aggiornamento per i docenti, sessioni di didattica, concorsi, progetti speciali, tra cui il concorso Articolo 9 della Costituzione che prevede incontri e formazione degli studenti in diverse parti dell’Italia all’interno degli istituti di ricerca CNR, nei 336 laboratori dedicati alle scuole, materiale didattico, valutazione sulla percezione della ricerca, collegamento via skype con i ricercatori nella base in Antartide.

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