Non è magia. Solo chimica. Chimica davvero complessa.
Stiamo parlando di strutture metallo-organiche. O MOF in breve. Questi non sono solo prodotti chimici. Sono strutture a base di carbonio costruite con grappoli di atomi metallici al loro interno. Considerala come una gabbia. Il metallo sono le barre. Il resto della molecola? Il telaio.
Queste gabbie possono intrappolare altri composti. Reagiscono con loro, li trattengono. Come una spugna che assorbe il liquido, ma su scala molecolare.
Perché è importante?
Prendiamo l’anidride carbonica. Conosci la CO2. È incolore. Inodore. Un gas serra. Lo produciamo respirando. Gli animali lo fanno. Le auto lo fanno. Bruciare petrolio o gas lo fa. Le piante cercano di ripararlo tramite la fotosintesi, trasformandolo in ossigeno. Ma ce n’è troppo adesso. In ogni caso, questo fa parte del cambiamento climatico. Il cambiamento a lungo termine nei modelli meteorologici della Terra causato dalla combustione di combustibili fossili o dall’abbattimento delle foreste.
I MOF vogliono quel carbonio.
“Questi atomi di metallo possono intrappolare altri composti.”
Questo è il trucco.
Con cosa lo stiamo costruendo?
Analizziamo le parti.
Un atomo è l’unità base. Minuscolo nucleo di protoni (carica positiva) e neutroni (neutro). Gli elettroni (negativi) orbitano attorno ad esso come una nuvola sfocata.
Quando gli atomi restano uniti? Molecola. Idrogeno + ossigeno = acqua. H2O. Due idrogeni. Un ossigeno. Semplice.
Ora aggiungi un addebito.
Se un atomo perde o acquista elettroni, diventa un ione. Caricato elettricamente. La carica elettrica è solo una proprietà fisica. Negativo o positivo. Se tutti gli elettroni si staccano dai loro atomi, si ottiene il plasma. Un gas ionizzato. Roba calda.
Ma torniamo ai MOF. Hanno bisogno di un componente metallico.
Un metallo conduce bene l’elettricità. Brilla. Riflettente. Malleabile. Puoi rimodellarlo con il calore senza che si frantumi. In queste strutture, gli atomi metallici agiscono come ancore. Si raggruppano. Aspettano che arrivi la CO2.
È un concetto nuovo? Più o meno.
Il Premio Nobel va alle persone che fanno avanzare l’umanità. Prende il nome da Alfred Nobel. Morì nel 1896 con un sacco di soldi dopo aver inventato la dinamite. Ha donato la sua fortuna a ricompense per la fisica, la chimica, la medicina, la letteratura e la pace. Ricercatori del MOF? Potrebbero essere presto in fila per quella medaglia di chimica.
Perché non filtrare semplicemente l’aria?
L’aria è composta principalmente da azoto. E ossigeno.
L’ossigeno costituisce circa il 21% della nostra atmosfera. Tutto ciò che respira ne ha bisogno per la crescita e il metabolismo. Incluso te. Compresi i microbi.
Potremmo eliminare la CO2 da quell’aria. Ma come?
Un filtro. Sostantivo o verbo. Blocca le cose in base alle dimensioni. Densità. Carica. La maggior parte dei filtri cattura le particelle di polvere più grandi. Non molecole minuscole come l’anidride carbonica.
A meno che il filtro non sia poroso.
Poroso significa che ha pori. Piccoli buchi. Una spugna funziona in questo modo. Aspira il liquido e lo trattiene finché non lo spremete. I MOF sono come spugne microscopiche progettate per i gas. Sono 3D. Abbreviazione di tridimensionale. Altezza. Larghezza. Lunghezza. Un volume intero, non solo un foglio piatto.
Intrappolano gas specifici lasciando passare gli altri.
Selettivo. Preciso.
Il quadro più ampio
Un raccolto non è solo un campo di mais, caffè o pomodori. È una pianta che gli agricoltori coltivano intenzionalmente. Coltivato. Raccolto. Venduto. Ci nutriamo dei raccolti. Le colture respirano CO2. Ma bruciamo i combustibili più velocemente di quanto essi possano espirarli.
Abbiamo una perdita nell’atmosfera. L’involucro di gas che circonda la Terra. L’atmosfera trattiene il calore grazie ai gas serra come la CO2.
Parte di quel gas è tossico. Capace di uccidere cellule o tessuti. Sebbene la CO2 non sia strettamente tossica ai livelli attuali, è pericolosa nel complesso.
Il caso casuale non ha risolto questo problema. Ci sono voluti i chimici.
La chimica studia la composizione, la struttura e il modo in cui le cose interagiscono. Il campo in cui studi la ricetta di un composto e poi provi a produrlo in serie. Oppure crea qualcosa di completamente nuovo.
Una sostanza chimica è una sostanza formata da atomi legati in una proporzione fissa. L’acqua è una sostanza chimica. Lo stesso vale per la CO2. Il termine descrive anche la reazione tra composti. L’interazione.
Comprendiamo le parti. Il nucleo. Gli elettroni. I legami.
Ciò di cui abbiamo bisogno ora è la volontà. Per distribuire queste spugne su larga scala. Per trasformarli effettivamente in depuratori collegati alle fabbriche. O forse anche torri che semplicemente succhiano aria dal cielo.
Sembra lento. Troppo lento?
La tecnologia esiste. La scienza è valida.
Semplicemente non abbiamo iniziato abbastanza.
