La fotocatalisi su semiconduttori trova applicazione principalmente in campo ambientale, per la purificazione dell'acqua e dell'aria, con l'abbattimento e la totale mineralizzazione di inquinanti diversi, e in campo energetico, nella conversione di energia luminosa in energia chimica attraverso processi endoergonici, quali ad esempio la produzione di idrogeno dall'acqua, il vettore di energia pulita per eccellenza. Durante la presentazione verranno in particolare illustrati due esempi di queste applicazioni: 1) l'abbattimento fotocatalitico del contenuto di azoto nei liquami zootecnici; 2) la produzione di idrogeno mediante scissione dell'acqua e photo-steam reforming di alcoli.

1) Abbattimento fotocatalitico del contenuto d'azoto nei liquami zootecnici In ottemperanza della Direttiva Nitrati (91/676/CEE), recepita a livello nazionale gia' dal 2006, e' stata dimezzata la quantita' di azoto organico distribuibile sui terreni agricoli. In conseguenza di cio', oltre il 56% delle aree di pianura della regione Lombardia sono ora riconosciute vulnerabili e l'applicazione di tale normativa determinera' l'impossibilita' di aumentare, ma spesso anche di mantenere, il carico di bestiame attuale. Una possibile soluzione e' l'intervento in azienda con soluzioni o trattamenti mirati all'abbattimento dell'azoto, presente per lo piu' sotto forma di ammoniaca. Grazie ad un finanziamento ottenuto da Regione Lombardia, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Veterinarie e di una azienda del settore, e' stato sviluppato un impianto fotocatalitico, ancora in fase di sperimentazione, in grado di convertire selettivamente in azoto gassoso l'ammoniaca disciolta nel separato liquido dei liquami zootecnici.

2) Produzione di idrogeno mediante scissione dell'acqua e photo-steam reforming di alcoli L’idrogeno puo' essere prodotto fotocataliticamente mediante due tipi di processi: i) la scissione fotocatalitica dell'acqua su semiconduttori (2 H2O + 4 h--> 2 H2 + O2) e ii) il reforming di composti organici (per il metanolo: CH3OH + H2O + 6 h --> 3 H2 + CO2). In questo tipo di reazioni l'energia del fotone assorbito dal fotocatalizzatore viene convertita in energia chimica sotto forma di idrogeno. L'interesse verso questo tipo di processi nasce dal fatto che qualora si utilizzasse la luce solare come sorgente di fotoni in grado di eccitare il fotocatalizzatore, queste reazioni diventerebbero di fatto un sistema pulito di conversione e immagazzinamento dell'energia solare.

In particolare, durante la presentazione verranno esposti risultati riguardanti: i) lo sviluppo di una cella fotocatalitica per la produzione separata di H2 e O2 mediante scissione dell'acqua; ii) la messa a punto di un impianto in scala di laboratorio per lo studio della produzione di idrogeno da vapori di acqua e alcoli (photo-steam reforming) ed il suo utilizzo per la determinazione dell'attivita' foto-catalitica di materiali da noi sviluppati e prodotti mediante procedure diverse.

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