Riduzione fotocatalitica dei nitrati ad ammoniaca

La crescente domanda energetica mondiale e le problematiche causate dall’inquinamento prodotto dai combustibili fossili hanno spinto la comunità scientifica verso la ricerca di nuove fonti energetiche sostenibili. Tra queste, l’energia solare ha un grande potenziale ma, a causa della sua disponibilità intermittente, necessita di essere immagazzinata in opportuni vettori energetici. L’ammoniaca rappresenta uno dei possibili combustibili carbon-free in grado di abbattere le emissioni di anidride carbonica, e la sua produzione sostenibile può essere promossa da materiali in grado di assorbire la luce solare catalizzando la riduzione di composti azotati quali azoto molecolare o nitrati, facendo così dell’ammoniaca un combustibile solare ecologico. La riduzione fotocatalitica dei nitrati ad ammoniaca è un processo promettente non solo per l’ottenimento di un composto ad alto valore aggiunto di norma prodotto su larga scala tramite il processo Haber-Bosch, contraddistinto da un notevole dispendio energetico e significative emissioni di gas serra, ma anche per la purificazione delle acque. L’utilizzo esteso dei fertilizzanti sintetici, infatti, causa un accumulo di nitrati nelle acque di superficie e sotterranee, con effetti negativi sia per l’ambiente che per la salute umana, provocando la necessità di ridurne le quantità. Nonostante questo scenario sia attraente, la riduzione fotocatalitica dei nitrati ad ammoniaca presenta diverse difficoltà e la sua messa a punto richiede uno studio approfondito dei materiali cataliticamente attivi e delle condizioni operative in grado di promuovere tale processo. L’elaborato si propone di offrire una panoramica sullo stato dell’arte inerente la riduzione fotocatalitica e fotoelettrocatalitica dei nitrati ad ammoniaca, illustrandone i principali vantaggi rispetto alla riduzione dell’azoto. Successivamente si espongono i possibili meccanismi confrontando l’efficienza e la selettività di diversi nanocatalizzatori e, infine, si illustrano progressi e sfide per un possibile impiego di queste tecnologie nel trattamento delle acque reflue.