Aria pulita grazie a chimica e intelligenza artificiale: il progetto CHASS
Il progetto europeo CHASS – Cu-CHA zeolite-based catalysts for the selective catalytic reduction of NOx in exhaust diesel gas: addressing the issue of Sulfur Stability, coordinato dall’Università di Torino, punta a ridurre l’inquinamento atmosferico causato dai motori diesel. Le emissioni di ossidi di azoto (NOx) sono tra le principali cause di smog urbano e malattie respiratorie.
I motori diesel producono NOx durante la combustione. Per limitarne la diffusione, si usano catalizzatori deNOx, che trasformano questi gas in sostanze innocue come azoto (N₂) e vapore acqueo (H₂O). Ma col tempo i catalizzatori si degradano, perdendo efficacia a causa di piccole quantità di zolfo nei combustibili. CHASS studia nuovi materiali catalitici più resistenti e performanti, utilizzando sia esperimenti di laboratorio che simulazioni al computer. L’obiettivo è trovare soluzioni più stabili, economiche e adatte alle reali condizioni di utilizzo dei catalizzatori usati nei veicoli e nell’industria
CHASS affronta questa sfida con un approccio innovativo che unisce tecniche spettroscopiche avanzate, studi cinetici e metodi quantomeccanici. L’intelligenza artificiale è stata utilizzata per sviluppare un ‘force field’ in grado di descrivere interazioni elettrostatiche a lungo raggio, importanti per la reazione in oggetto. Il progetto coinvolge università e aziende nel campo della catalisi per veicoli da strada in diversi stati europei.
L’innovazione principale del progetto è lo sviluppo di un modello che possa essere utilizzato ‘chiavi in mano’ dalle aziende automobilistiche per ottimizzare la formulazione del catalizzatore e le condizioni di processo per allungare la vita del catalizzatore, basandosi su una descrizione a livello atomico della reazione deNOx e del processo di disattivazione. Lo sviluppo di un modello che permetta di razionalizzare e prevedere l’andamento del catalizzatore in condizioni reali permette di evitare molti esperimenti inutili, risparmiando tempo, costi e risorse. Ciò ha un impatto sulla sostenibilità. I catalizzatori studiati in CHASS, infatti, non utilizzano metalli rari o costosi. Inoltre, si lavora per migliorare la durata dei catalizzatori, riducendo la frequenza delle sostituzioni. Tutto questo si traduce in un minore impatto ambientale lungo l’intero ciclo di vita del dispositivo.
CHASS è un esempio concreto di come scienza e tecnologia possano contribuire a un futuro più pulito. Grazie al lavoro congiunto di chimici, fisici ed ingegneri chimici, ricercatori in diversi Paesi, il progetto mostra come sia possibile sviluppare soluzioni intelligenti e sostenibili per un problema globale.
Il progetto CHASS nasce con un intento concreto e lungimirante: migliorare l’efficienza ambientale di una tecnologia – il motore diesel – che ancora oggi costituisce una parte rilevante del parco veicoli circolante in Europa. Eppure, i finanziamenti per iniziative di questo tipo sembrano destinati a ridursi, poiché l’attenzione politica e industriale si è ormai concentrata quasi esclusivamente sull’elettrico. Aldilà dei possibili dubbi sulla sostenibilità globale dell’elettrico, è chiaro che lo spostamento dai motori a combustione interna all’elettrico sarà graduale, ed i motori diesel continueranno ad avere una grande importanza per i veicoli pesanti ed il trasposto di merci, molto importante per l’economia dell’Europa nonostante le problematiche ambientali. Inoltre, il possibile sviluppo di motori ad idrogeno, come alternativa green all’elettrico, comporterà lo stesso problema di rimozione degli NOx attualmente legato ai motori diesel, con la complicazione legata alla presenza di una grande quantità di vapor acqueo nei gas di scarico. Lo sviluppo di catalizzatori resistenti ad alte percentuali di umidità alle alte temperature di lavoro è un altro degli aspetti portati avanti in CHASS.
Lo studio completo è disponibile in open access su:
👉 https://www.chass-itn-project.eu