ABSTRACT

Lo scopo del progetto ARCADIA è quello di mimare la fotosintesi naturale, il processo in cui energia solare, acqua e anidride carbonica vengono convertite in carboidrati, le riserve energetiche di piante, alghe e cianobatteri, per il design di materiali fotoattivi e catalitici.

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Scheda a cura del Prof. Carlo Alberto Bignozzi e della Dott.ssa Serena Berardi

STATO DELL'ARTE

Per quanto riguarda l’ambito puramente scientifico, i risultati ottenuti nell’ambito del progetto ARCADIA hanno contribuito ad estendere le conoscenze attuali nel campo della produzione di combustibili “solari”, fornendo dei nuovi esempi di sistemi fotoelettrochimici in grado di convertire risorse rinnovabili (acqua e energia solare) in prodotti di alto valore aggiunto e di interesse nell’ambito energetico, quali ad esempio l’idrogeno. Mediante l’impiego di tecniche avanzate di indagine sperimentale, sono stati individuati alcuni meccanismi chiave delle reazioni coinvolte nei processi fotoindotti di ossidazione e riduzione, contribuendo all’identificazione di strategie future per lo sviluppo e il design di nuovi materiali per questo tipo di applicazioni.

Anche se per il momento i risultati ottenuti nell’ambito del progetto ARCADIA sono da considerarsi a livello di ricerca di base, essi hanno però indubbiamente apportato nuove soluzioni volte a rispondere efficacemente ad alcune delle problematiche più impellenti per la società moderna, ossia la diminuzione della disponibilità di combustibili fossili a fronte dell’aumentata richiesta energetica globale e l’aumento sostanziale dei livelli di anidride carbonica nell’atmosfera, con conseguente impatto negativo sul clima mondiale.

COME SI E'SVOLTO

Nell’ambito di ARCADIA sono stati sviluppati nuovi materiali fotoattivi e/o catalitici in grado di assorbire l’energia solare e impiegarla per convertire acqua e anidride carbonica in prodotti di alto valore aggiunto e/o in combustibili alternativi ai fossili, quali ad esempio l’idrogeno, noto combustibile “pulito” e non inquinante. I materiali sviluppati sono a base di semiconduttori e possono essere opportunamente accoppiati in un dispositivo, detto cella fotoelettrochimica, in cui l’energia solare promuove reazioni di ossidazione e riduzione, dalle quali si ottengono i prodotti sopra citati. 

I principali punti di forza del progetto ARCADIA sono quindi lo sfruttamento di fonti e materie prime rinnovabili (quali energia solare e acqua) e la parallela valorizzazione/trasformazione del gas serra anidride carbonica, con conseguente abbattimento dei suoi livelli atmosferici, che, come è noto, hanno un notevole impatto sul clima mondiale. 

BENEFICI E RISULTATI

• Pubblicazione di 4 articoli scientifici in riviste internazionali di alto impatto
• Partecipazione a 6 conferenze nazionali e internazionali (in Europa e negli Stati Uniti), presentando comunicazioni orali o poster. In particolare, durante il congresso congiunto italo-francese di fotochimica e fotobiologia tenutosi a Bari a settembre 2016, sono risultata vincitrice del premio per il miglior contributo poster.
• Partecipazione all’evento “Il cielo sopra Ferrara. AstroSamantha, la ricerca” tenutosi a giugno 2016 presso la fiera di Ferrara, con presentazione di un esperimento legato alle tematiche di ricerca del progetto ARCADIA nello stand del Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche di UniFE.
• Partecipazione alle attività svoltesi presso lo stand UniFE nell’ambito del “Festival dell’Internazionale”, tenutosi a Settembre 2017 a Ferrara, con presentazione di un esperimento legato alle tematiche di ricerca del progetto ARCADIA.
• Partecipazione come relatrice al corso di “Formazione di base in materia di progettazione europea” organizzato dall’Ufficio Ricerca Internazionale e Progettazione di UniFE in collaborazione con l’Agenzia per la Promozione della Ricerca Europea (APRE), svoltosi a Ferrara ad aprile 2018