Spin off terrestre per Marte. È quanto ha realizzato un team di ingegneri dell’Università della California di Riversade, sviluppando un catalizzatore per rimuovere una sostanza chimica pericolosa dall’acqua presente sulla Terra, sistema che potrebbe anche rendere il suolo marziano più sicuro per l’agricoltura e aiutare a produrre ossigeno, a beneficio dei i futuri esploratori umani di Marte.
Il perclorato, uno ione negativo costituito da un atomo di cloro legato a quattro atomi di ossigeno, si trova naturalmente in alcuni terreni della Terra ed è particolarmente abbondante nel suolo marziano. Essendo un potente ossidante, il perclorato viene anche prodotto e utilizzato in combustibili solidi per missili, fuochi d’artificio, munizioni, attivatori di airbag per veicoli, fiammiferi e segnali luminosi. È un sottoprodotto in alcuni disinfettanti ed erbicidi.
A causa della sua ubiquità sia nel suolo che nei prodotti industriali, il perclorato è un comune contaminante dell’acqua che causa alcuni disturbi della tiroide ed ha elevata tossicità. Il perclorato, infatti, viene assimilato nei tessuti vegetali e una grande quantità di tale sostanza trovata nel suolo marziano potrebbe rendere il cibo coltivato su quel terreno non sicuro da mangiare, limitando il potenziale dei futuri insediamenti umani su Marte. Anche il perclorato presente nella polvere marziana potrebbe essere pericoloso per gli esploratori.
Gli attuali metodi per rimuovere il perclorato dall’acqua richiedono condizioni difficili o un processo enzimatico multifase per diminuire lo stato di ossidazione dell’elemento cloro, rendendolo l’innocuo ione cloruro.
Lo studente di dottorato Changxu Ren e Jinyong Liu, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale presso il Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering dell’Università di Riverside, si sono ispirati alla natura per ridurre il perclorato nell’acqua a pressione e temperatura ambiente con un semplice passaggio. I due autori della ricerca hanno, infatti, notato che i microbi anaerobici usano il molibdeno nei loro enzimi per ridurre il perclorato e raccogliere energia in ambienti affamati di ossigeno.
«Gli sforzi precedenti nella costruzione di un catalizzatore chimico di molibdeno per la riduzione del perclorato non hanno avuto successo», ha detto Liu. «Molti altri catalizzatori metallici richiedono condizioni difficili o non sono compatibili con l’acqua».
I ricercatori hanno cercato di emulare il complicato processo di riduzione del perclorato microbico con un approccio semplificato. Hanno scoperto che semplicemente mescolando un comune fertilizzante chiamato molibdato di sodio, un comune ligando organico chiamato bipiridina per legare il molibdeno e un comune catalizzatore di attivazione dell’idrogeno chiamato palladio su carbonio, si produce un potente catalizzatore che scompone, con rapidità ed efficacia, il perclorato in acqua utilizzando gas idrogeno a temperatura ambiente senza combustione.
«Questo catalizzatore è molto più attivo di qualsiasi altro catalizzatore chimico riportato fino ad oggi e riduce oltre il 99,99% del perclorato in cloruro, indipendentemente dalla concentrazione iniziale di perclorato», ha affermato Ren.
Il nuovo catalizzatore riduce il perclorato in un ampio intervallo di concentrazioni, da meno di 1 milligrammo per litro a 10 grammi per litro. Ciò lo rende adatto all’uso in vari scenari, tra cui la bonifica delle acque sotterranee contaminate, il trattamento delle acque reflue fortemente contaminate dalla produzione di esplosivi e la realizzazione di un pianeta Marte decisamente più abitabile: «un comodo sistema di riduzione catalitica può aiutare a raccogliere il gas di ossigeno dal perclorato dal suolo marziano quando il catalizzatore è accoppiato con altri processi», la convinzione di Liu.
“A bioinspired molybdenum catalyst for aqueous perchlorate reduction” è pubblicato su Journal of the American Chemical Society
