Nuova molecola di alluminio: può sostituire metalli rari e costosi?

Da decenni numerosi settori industriali fanno affidamento su elementi di difficile reperibilità per innescare reazioni chimiche fondamentali. Metalli come palladio e platino, ad esempio, sono alla base di innumerevoli processi produttivi, pur presentando criticità evidenti: elevati costi di estrazione e alto impatto ambientale. Una soluzione potrebbe arrivare dai ricercatori del King’s College di Londra e dalla loro nuova molecola di alluminio. Grazie a un’inedita struttura spaziale a livello atomico, questo nuovo alluminio è in grado di svolgere le stesse funzioni dei tradizionali catalizzatori a una frazione del prezzo. La promessa di sostituire metalli rari col ben più comune alluminio aprirebbe la strada a forme di produzione più economiche e a minor impatto per l’ambiente.

Quale nuova forma di alluminio è stata scoperta?

Il dipartimento di chimica del King’s College di Londra ha realizzato una nuova molecola di alluminio con proprietà inedite. Normalmente l’alluminio si presenta in uno stato stabile e scarsamente reattivo, una condizione naturale che lo rende inadatto per le complesse reazioni necessarie all’industria e tipiche dei metalli rari. Per aggirare l’ostacolo, i ricercatori hanno manipolato l’elemento a livello atomico, ottenendo il ciclotrialumano, un composto in cui tre atomi di alluminio si legano tra loro in una specifica geometria trimerica, ovvero una struttura a forma di triangolo.

Proprio questa insolita disposizione spaziale conferisce al nuovo composto un’elevata reattività, mettendolo in condizione di spezzare e formare legami chimici molto forti. A differenza di numerosi tentativi condotti in passato, la struttura triangolare ha dimostrato di rimanere stabile anche quando sciolta in diverse soluzioni chimiche; un requisito fondamentale capace di rendere la nuova molecola utilizzabile in diversi processi industriali.

Perché sarebbe più sostenibile?

Come il nome stesso suggerisce, l’estrazione di metalli rari dipende da giacimenti geograficamente limitati, spesso situati in aree del pianeta di difficile accesso, che richiedono processi minerari complessi, altamente inquinanti e caratterizzati da un grande dispendio energetico. L’alluminio, al contrario, è il metallo più abbondante nella crosta terrestre. 

Pur richiedendo complessi ed energivori processi di raffinazione per essere estratto dai minerali in cui si trova naturalmente intrappolato (come la bauxite), è una risorsa diffusa e facilmente reperibile su scala globale. Svincolare parte del settore produttivo dalla dipendenza dai metalli rari permetterebbe di abbattere l’impronta ecologica di molti comparti industriali, riducendo in partenza l’impatto delle attività minerarie più invasive ma anche accorciando la filiera logistica.

A che punto è la ricerca?

I risultati ottenuti dai ricercatori del King’s College di Londra sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications. I dati emersi dai test hanno evidenziato che la reattività del ciclotrialumano non si limita a imitare quella dei metalli rari, ma permette di ottenere risultati strutturali del tutto inediti. Secondo la dottoressa Clare Bakewell, che ha condotto la ricerca: «Stiamo spingendo al limite le conoscenze chimiche. Possiamo utilizzare questo trimero di alluminio per costruire composti completamente nuovi con livelli di reattività mai osservati prima, tra cui gli anelli di alluminio e carbonio a 5 e 7 membri. Queste capacità vanno oltre i metalli di transizione che inizialmente cercavamo di imitare, e si collocano all’avanguardia della ricerca chimica». 

Al momento, specificano i ricercatori, la ricerca è ancora in una fase esplorativa, vale a dire solo all’inizio delle potenzialità di questi materiali. Tuttavia, spiega Bakewell: «Questa ricerca potrebbe favorire una transizione verso una produzione chimica più pulita, più ecologica e più economica».