Il dottorando di ricerca catanese del Dfa è stato premiato per l’elaborato sulla produzione di idrogeno. A Varsavia in Polonia si è aggiudicato anche il Young Researcher Award in occasione della EMRS Fall Meeting 2024
La produzione di idrogeno, ovvero il combustibile del futuro per l’Unione Europea. Un tema d’attualità per i cittadini dei Paesi dell’Ue, ma soprattutto per i ricercatori che da anni sono impegnati a sviluppare innovazione e tecnologia in questo ramo della ricerca.
E tra questi anche Cristiano Lo Po', laureato del Dipartimento di Fisica e Astronomia, che ha incentrato su questo tema la sua tesi di laurea magistrale.
Una tesi – dal titolo Laser production of Cu- and Ni-based nanostructures for water splitting applications – che gli ha permesso di conquistare uno dei dieci premi 10 tesi per la sostenibilità della Fondazione Symbola, Università Luiss Guido Carli, Unioncamere, con il sostegno di Deloitte Climate & Sustainability e il patrocinio del Ministero dell’Università e della Ricerca, della Conferenza dei Rettori (Crui), oltre alla collaborazione del Consorzio Interuniversitario AlmaLaurea, della Rete delle Università per lo Sviluppo sostenibile (RUS) e del Consorzio Interuniversitario nazionale per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali (Instm).
All’iniziativa hanno aderito altri 20 atenei e ha visto 2062 partecipanti (62% donne, 38% uomini) da 86 Università in tutta Italia.
E proprio il laureato catanese, con la sua tesi, si è aggiudicato uno dei dieci premi – insieme con Alessia Dal Conte e Camilla Vitturini (Università Politecnica delle Marche), Giovanna Raia (Palermo), Eugenio Parigi (Luiss), Andres Calero (Politecnico di Torino), Andrea Fumagalli (Politecnico di Milano), Valeria Zanghi Buffi (Campus Bio-Medico di Roma), Elisa Minchio (Cattolica del Sacro Cuore di Milano) e Matilde Emma Bettella ("Ca' Foscari" di Venezia) – incentrando la tesi sul Goal 7 di Agenda 2030 che mira a garantire l'accesso universale ai servizi energetici a prezzi accessibili, affidabili e moderni ed, inoltre, ad aumentare notevolmente la quota di energie rinnovabili nel mix energetico globale.
Un momento della cerimonia di premiazione
La tesi premiata dalla Fondazione Symbola
«La mia tesi magistrale ha avuto come argomento principale quello della produzione di idrogeno, in particolare ho analizzato la possibilità di produrre idrogeno a partire dall’acqua mediante il processo detto di elettrolisi dell’acqua, il water splitting, in cui una differenza di potenziale applicata tra due elettrodi, immersi in acqua, scinde la molecola dell’acqua in idrogeno e ossigeno», spiega Cristiano Lo Po'.
«Per abbassare l’energia richiesta da questa reazione si usano dei catalizzatori, dei quali i più performanti sono platino e iridio, molto rari e costosi – aggiunge -. Nel mio lavoro di tesi sono stati utilizzati materiali più comuni ed economici quali rame e nichel in forma di nanoparticelle. La tecnica utilizzata per la produzione delle nanoparticelle si chiama Ablazione da Laser Pulsato in Liquido in cui un laser pulsato ad alta potenza incide su un target del materiale richiesto e l’interazione dà luogo alla formazione di nanoparticelle».
«Il processo avviene nello stesso liquido in cui le nanoparticelle sono poi conservate per i vari utilizzi; quindi, la tecnica di per sé rientra nell’ambito della sostenibilità in quanto non è inquinante e non produce scarti di alcun tipo – precisa il giovane laureato -. Le nanoparticelle così prodotte sono state caratterizzate con vari strumenti presenti nei laboratori del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana” dell’Università di Catania. Utilizzando una quantità molto ridotta di questi nanocatalizzatori, solo pochi microgrammi, su un substrato di partenza a base di Nichel o di Carbonio, si sono trovati risultati comparabili con quelli riportati in letteratura scientifica, ma utilizzando materiali più costosi e tecniche di fabbricazione più complesse».
«Questo approccio ricade nell’ambito della sostenibilità con diversi aspetti caratteristici: il fine della produzione di idrogeno; l’utilizzo di materiali non costosi, non inquinanti e non tossici; l’utilizzo di una tecnica di produzione veloce e che non produce scarti; l’utilizzo di pochi microgrammi di materiale», conclude Cristiano Lo Po'.
La tesi è stata condotta sotto la supervisione del professore Francesco Ruffino e della dottoressa Valentina Iacono. A seguito della tesi sono seguite due pubblicazioni scientifiche dal titolo Pulsed laser ablation synthesis of Cu-based and Ni-based nanostructured electrodes for highly active alkaline oxygen and hydrogen evolution reactions e Monte Carlo Approach to the Evaluation of Nanoparticles Size Distribution from the Analysis of UV-Vis-NIR Spectra.
I 10 premiati (foto di Stefano Meloni)
Young Researcher Award della EMRS Fall Meeting 2024
Cristiano Lo Pò, nei giorni scorsi, a Varsavia in Polonia, ha ricevuto anche un altro premio: il Young Researcher Award in occasione della EMRS Fall Meeting 2024
«In questa conferenza ho partecipato con due contributi orali al simposio S Advanced modeling and characterization for sustainable energy and health solutions presentando parte del lavoro di dottorato, svolto interamente nell’ambito del progetto Samothrace – racconta Cristiano Lo Po' -. In particolare, il lavoro per cui sono stato premiato ha avuto per argomento principale quello della produzione di idrogeno, considerato il combustibile del futuro, a partire dall’acqua mediante il processo detto di elettrolisi dell’acqua (water splitting) in cui una differenza di potenziale applicata tra due elettrodi, immersi in acqua, scinde la molecola dell’acqua in idrogeno e ossigeno».
«Per abbassare l’energia richiesta da questa reazione si usano dei catalizzatori, dei quali i più performanti sono platino e iridio, molto rari e costosi – spiega -. Nel lavoro presentato ho usato il rame, molto più economico e abbondante, in forma di nanoparticelle. La tecnica utilizzata per la produzione delle nanoparticelle si chiama Ablazione da Laser Pulsato in Liquido (Pulsed Laser Ablation in Liquid) in cui un laser pulsato ad alta potenza incide su un target del materiale richiesto e l’interazione dà luogo alla formazione di nanoparticelle».
«Il processo avviene nello stesso liquido in cui le nanoparticelle sono poi conservate per i vari utilizzi; quindi, la tecnica non è inquinante e non produce scarti di alcun tipo – precisa il dottorando di ricerca -. Recentemente l’Unione Europea ha aggiunto il rame nella lista dei materiali considerati critici. In quest’ottica si è provato a partire da rame riciclato, nello specifico da un filo di rame usato per i collegamenti elettrici domestici. Le nanoparticelle sono state prodotte in metanolo a partire sia dal rame riciclato che da un rame industriale puro al 99.999%, successivamente sono state caratterizzate con vari strumenti presenti al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana” dell’Università di Catania».
«Si è notato che queste nanoparticelle hanno risultati comparabili con i materiali preziosi in termini di performance, ma ancora di più sono risultate indistinguibili le nanoparticelle prodotte a partire dal rame puro e quelle prodotte a partire dal rame riciclato», aggiunge.
«Queste nanoparticelle presentano anche delle proprietà ottiche particolari, dette plasmoniche, che ne rendono possibile l’utilizzo in applicazioni ottiche, anche in questo caso le due tipologie di nanoparticelle hanno mostrato risultati simili – racconta -. Il mio attuale lavoro si svolge nel contesto del Dottorato di Scienze dei Materiali e Nanotecnologie al Dipartimento di Fisica e Astronomia sotto la supervisione del professore Francesco Ruffino e del dottore Stefano Boscarino».
Una pubblicazione scientifica su questa ricerca verrà pubblicata a breve su una rivista scientifica internazionale.
Cristiano Lo Po' mentre riceve il Young Researcher Award