Il MIT scopre per caso la possibilità di ampliare la produzione elettrolitica di metalli

"Serendipit cercare un ago in un pagliaio e trovare la figlia del contadino": questo uno degli aforismi pi famosi, di Julius H. Comroe, per descrivere quel processo che porta

alla scoperta di qualcosa di inatteso mentre si sta cercando qualcosa d'altro.

La storia della ricerca scientifica e tecnologica costellata di episodi di serendipit: uno dei pi recenti quello che vede protagonisti i ricercatori del MIT che durante una serie di esperimenti votati allo sviluppo di una nuova batteria hanno invece individuato un metodo innovativo per la produzione di metalli e che potrebbe consentire, almeno potenzialmente, di ridurre i costi di produzione e soprattutto contenere in maniera significativa la produzione e l'emissione di gas serra.

Donald Sadoway, Huayi Yin e Brice Chung lavorano da vari anni allo sviluppo di batterie cosiddette all-liquid, dove cio tutti gli elementi funzionali sono costituiti da elementi liquidi come metalli fusi o soluzioni saline che, avendo densit differenti, si stratificano gli uni sugli altri. I ricercatori hanno voluto sperimentare gli effetti dell'impiego di un secondo elettrolita tra gli elettrodi positivo e negativo ma il riscontro ottenuto stato del tutto differente da quanto immaginato.

I ricercatori hanno usato solfuro di antimonio come materiale elettrolita sperimentale in forma fusa. Durante la fase di carica, i ricercatori hanno riscontrato con grande sorpresa come la batteria sperimentale producesse di antimonio liquido invece di accumulare energia elettrica: il solfuro di antimonio infatti non un materiale adatto alla produzione di metalli tramite elettrolisi. Gli scienziati del MIT hanno quindi voluto capire cosa fosse accaduto.

La produzione di metalli per via elettrolitica richiede l'impiego di conduttori ionici: il solfuro di antimonio un buon conduttore di elettroni ma non un conduttore ionico. Aggiungendo per uno strato di conduttore ionico al di sopra del conduttore fuso, ha permesso di rendere molto efficace il processo elettrolitico, separando il metallo dal composto sulfuro e andando a creare un bacino di antimonio liquido con purezza di 99,9% sul fondo della cella elettrolitica e un accumulo di gas di zolfo in cima alla cella, permettendone quindi la raccolta ed un eventuale riutilizzo per altri processi chimici. In un tradizionale processo di fusione lo zolfo andrebbe a legarsi immediatamente con l'ossigeno dell'aria formando diossido di zolfo, altamente inquinante e causa prima del fenomento delle piogge acide. Il processo di elettrolisi, avvenendo in ambiente confinato, permette di ricavare un metallo di elevata purezza senza la necessit di doversi preoccupare della gestione dei gas inquinanti.

L'elettrolisi un processo molto pi efficiente rispetto ai tradizionali metodi di produzione dei metalli basati sul calore, dal momento che un processo continuo e a singola fase. L'elettrolisi gi impiegata comunemente e diffusamente per la produzione dell'alluminio a costi irrisori. Nel caso in cui il processo potesse essere applicato alla produzione di altri metalli comunemente usati nell'industria, come ad esempio il rame, vi sarebbe la possibilit di abbassare drasticamente i prezzi e di ridurre le emissioni inquinanti.

L'antimonio si rivelato essere un buon materiale di test per valutare il concetto, ed i ricercatori sono convinti che il principio di base possa essere applicabile anche ai metalli presenti nei minerali ossidi, l'altra importante cateogria di minerali metallici assieme a quelli sulfurei. L'applicazione del processo a questo tipo di minerali avrebbe l'esito di produrre ossigeno puro come prodotto secondario invece di zolfo. Bisogna comunque considerare come l'antimonio abbia un punto di fusione relativamente basso (630C) rispetto ad altri metalli come il rame (1083C): le temperature di fuzione pi elevate potrebbero aggiungere complicazioni nell'ideazione di un sistema di produzione versatile, ma i ricercatori sono convinti che avendo a che fare con i medesimi principi fisici vi sia una reale possibilit di poter progettare sistemi di produzione applicabili alla realt.

Il desiderio ambizioso quello di poter riuscire a sviluppare un processo basato su questa scoperta che sia adatto anche per la produzione dell'acciaio, attivit che attualmente rappresenta la prima fonte di emissione dell'anidride carbonica prodotta dalle attivit umane. Si tratta per di un obiettivo molto difficile da raggiungere per via dell'elevato punto di fusione del ferro, di 1538C.


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