Nel suo saggio “La chimica allo specchio” (Longanesi, 2005) Roald Hoffmann, premio Nobel per la chimica 1981, per le sue ricerche sui meccanismi delle reazioni chimiche, nella prefazione scrive che “ … la chimica è interessante sia per coloro che praticano l’arte,l’industria, la scienza e le attività economiche fondate sulla manipolazione delle molecole, sia per i consumatori consapevoli dei suoi prodotti. […] Che cosa vuoi quando vai da un medico col tuo vecchio padre debole e febbricitante? Certamente compassione, ma anche uno studio diagnostico di laboratorio della chimica del suo sangue o un test per accertare quale microrganismo potrebbe essere la causa della sospetta polmonite di cui è affetto. E, se necessario, un farmaco, un antibiotico mirato per eliminare il germe che insidia la sua salute”.
Se poi ti preoccupi dei mutamenti climatici e agisci per abbassare le emissioni di anidride carbonica CO2, ti affidi ai risultati delle ricerche chimiche che hanno portato alla produzione delle batterie elettrochimiche delle auto elettriche, senza porti il problema di quali elementi chimici siano necessari (piombo, nichel, cadmio, litio in particolare, ecc.) e quale sia la loro abbondanza nella crosta terrestre. Ti lasci trasportare e convincere dalla pubblicità sferzante che cela interessi economici di alcuni potentati oligarchici che non tengono conto del futuro di questi elementi chimici. E trascuri le ricerche chimiche avanzate riguardo alla produzione di idrogeno oppure alla produzione di sostanze utili ottenute dal sequestro dell’anidride carbonica aerea. Gli studi (1994) del prof. Andrew Bocarsly, professore presso la Princeton University sono stati ripresi dalla prof. italiana Laura Gagliardi, direttrice del Center for Theoretical Chemistry – Università di Chicago: estrarre una parte dell’anidride carbonica dall’atmosfera e trasformarla per elettrocatalisi o per catalisi termica in ottimi combustibili come l’alcool etilico e l’alcool propilico, e in altre sostanze utili come l’acido formico, apporterebbe ovviamente un doppio vantaggio.
Recentemente nel porto di Valencia (Spagna) è stato usato il primo veicolo a idrogeno H2 per la movimentazione delle merci. Il veicolo è a zero emissioni inquinanti in quanto l’idrogeno H2 è un ottimo combustibile che combinandosi con l’ossigeno dell’aria
H2 (gas) + ½ O2 (gas) → H2O (vapore)
produce vapore acqueo H2O. Oltre alla leggerezza, a parità di peso e nelle stesse condizioni di temperatura (25°C) e pressione (101.325 Pa = 1 atm), la combustione dell’idrogeno produce una quantità di energia superiore sia a quella del metano CH4 sia a quella della benzina: rispettivamente circa due o tre volte di più:
1 kg di H2 ≈ 28.944 kcal,
1 kg di CH4 ≈ 13.300 kcal
1 kg di benzina ≈ 10.000 kcal.
L’idrogeno non esiste libero in natura ma può essere ottenuto per via chimica o per via elettrochimica (elettrolisi) o per via biochimica (batterica). Quest’ultimo metodo, a differenza di quelli precedenti, non richiede energia: l’acqua H2O in presenza di particolari microrganismi (diversi tipi di batteri, microalghe, ecc.) e di enzimi (o biocatalizzatori), chiamati idrogenasi, viene trasformata in idrogeno H2 e ossigeno O2 secondo la reazione
H2O (liquido) → H2 (gas) + ½ O2 (gas)
che dà origine al ciclo H2O/O2 perché
H2 (gas) + ½ O2 (gas) → H2O (liquido)
Inoltre c’è un altro metodo per la produzione di “idrogeno verde” H2 che si basa sulla scissione foto-elettro-catalitica dell’acqua che fornisce un vettore energetico ideale, ottenuto da risorse rinnovabili e circolari e la cui produzione e combustione alimenta il ciclo H2O/O2, attivato da luce solare. La scissione dell’acqua inoltre può avvenire grazie a processi fotosintetici naturali ispirandosi ai meccanismi perfetti della foglia ma realizzati in ambiente artificiale: la produzione di idrogeno come combustibile solare rappresenta dunque una soluzione ideale per uno sviluppo sostenibile.
Questa breve premessa fa comprendere che la chimica è una scienza che si potrebbe ritenere bene comune dell’umanità, in quanto dalla sua dottrina possono provenire, attraverso la ricerca, le migliori soluzioni a molti problemi che assillano la civiltà moderna. La chimica è una scienza che in circa due secoli ha stravolto la faccia tecnologica dell’umanità, basti pensare che, prima del 1700 gli elementi chimici noti erano soltanto 13: argento, arsenico, carbonio, fosforo, antimonio, oro, mercurio, piombo, rame, ferro, stagno, zinco, zolfo; nei due secoli successivi, 1700 e 1800, ne furono scoperti altri 18 compreso l’idrogeno; nel XIX secolo, dopo la scoperta delle leggi fondamentali della chimica, ne sono stati altri scoperti 52 e successivamente, grazie alla produzione nucleare di elementi sintetici (a partire dal 99°) si è arrivati al 120°. Elaborando i dati disponibili si può prevedere di arrivare al 164° elemento. Di questi ultimi elementi super pesanti le possibili sorgenti sono le esplosioni di Supernovae, che accadono una – due volte per secolo nella nostra galassia, o le collisioni di recente scoperta tra coppie di neutroni stellari e coppie di buchi neri. Come afferma il giornalista scientifico statunitense Sam Kean, nel saggio “Il cucchiaino scomparso” (Adelphi edizioni, 2012), “La mente e il cervello dell’uomo sono le strutture più complesse che si conoscano. Grazie a loro, gli esseri umani sono carichi di speranze e desideri, complicati e spesso contraddittori”, tant’è che la chimica è il luogo dove l’astratto convive con il concreto, dove l’ impulso innato del ricercatore di conoscere il mondo deve fare sempre i conti con i limiti di comprensione del microscopico, la cui indiretta conoscenza fa procedere a volte rapidamente, a volte lentamente e, a volte, ritornare indietro. Comunque sia senza la scoperta dei diversi elementi chimici non sarebbe stato possibile dare ampi spazi allo sviluppo tecnologico di cui oggi l’umanità gode o soffre. Se non fossero stati scoperti gli elementi semiconduttori, come il Carbonio, il Silicio, il Germanio, ecc, non si sarebbe l’informatica, senza il Selenio non ci sarebbe la televisione. E, solo per fare alcuni esempi, senza la chimica e i suoi procedimenti,
-non sarebbe stato possibile “vedere” che la molecola dell’ape regina è differente da quella dell’ape operaia;
-non sarebbe stato possibile determinare la struttura dell’acido ascorbico, o vitamina C, al professore Norman Haworth, premio Nobel per la chimica 1937;
-il chimico torinese Ascanio Sobrero nel 1847 non avrebbe potuto sintetizzare la nitroglicerina che, in seguito, produsse tanta ricchezza al chimico svedese Alfred Nobel (1833 – 1896);
-dalla naftalina non si sarebbe prodotta la perfluorodecalina, sostanza che si è rivelata essere non solo salvavita per la sua capacità di dissolvere grandi quantità di ossigeno, ma anche essenziale in diversi settori tecno-scientifici;
-dalla gomma naturale di cui nel 1826 venne determinata la struttura si ebbe lo sviluppo della gomma che ha influito sulla storia dell’umanità;
-dai coloranti naturali e dalla loro struttura chimica è stato possibile ottenere la miriade di coloranti sintetici;
-non si sarebbero potute sintetizzare le molecole di aspirina, o quelle dei sulfamidici, o quelle delle penicilline, o ancora quelle della contraccezione;
-conoscere la struttura chimica degli oppiacei o quella delle molecole contro la malaria.
(La foto riporta la Tavola periodica degli elementi sulla base della loro abbondanza)
Francesco Giuliano
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