Pionieri del pensiero – ieri e oggi: Catalisi

Nel 1823, il chimico quarantatreenne Johann Wolfgang Döbereiner riuscì a fare accendere una miscela di ossigeno e idrogeno gassosi sfruttando l’effetto catalizzatore di una spugna di platino. Per lui si trattava di un “fenomeno per contatto,” oggi è considerata una delle più importanti scoperte nelle prime fasi della chimica della catalizzazione. La spugna di platino può accelerare la reazione tra l’idrogeno e l’ossigeno e così facendo resta praticamente inalterata per quanto riguarda massa e composizione chimica –  questa è una delle proprietà particolari di tutti i catalizzatori. La reazione libera una quantità tale di energia che si forma una fiamma all’istante. Döbereiner, affascinato da questo fenomeno, seppe trasformare la sua scoperta in una tecnologia di successo: inventò l’accendino al platino. Questa lampada di accensione divenne un articolo molto richiesto e il processo catalitico che ne costituiva la base fu perciò una svolta e uno stimolo per la chimica.

Solo un anno dopo, osservando che il fenomeno ossidrico può creare anche un’esplosione, utilizzando miscele di iridio e osmio, Döbereiner formulò il principio alla base dei catalizzatori misti, successivamente impiegati dall’industria chimica. All’epoca ricopriva già da 14 anni il ruolo di professore associato di chimica, farmacia e tecnologia, una posizione che doveva in parte al sostegno di Johann Wolfgang von Goethe, uno dei più importanti scrittori tedeschi ed esperto universale.

Döbereiner era un autodidatta, non aveva mai terminato gli studi né frequentato l’università: l’unica istruzione che aveva ricevuto era stata un apprendistato come farmacista. Ma questo figlio di un cocchiere catturò l’attenzione di Goethe con i suoi scritti sui fenomeni chimici nell’osservazione pratica. Goethe, che successivamente divenne ministro della cultura, aiutò Döbereiner a ottenere un posto presso l’Università di Jena. Un anno dopo la sua nomina, la facoltà di arte conferì a Döbereiner  il titolo di Dottore in filosofia come riconoscimento per le sue opere pubblicate in precedenza, che furono definite come “recanti in modo innegabile i segni del genio e della perfezione.”

Grato per le opportunità che gli erano state offerte, Döbereiner restò a Jena fino alla sua morte, nel 1849, malgrado il fatto che avesse ricevuto proposte da altre università rinomate. L’eredità che ha lasciato ai posteri è incisa sulla pietra, poiché l’iscrizione sulla tomba di Döbereiner dice: “Consigliere di Goethe, creatore del sistema triadico, scopritore della catalisi del platino.”

Era da poco passato il Capodanno del 1971, che l’undicenne Ferdi Schüth aveva già deciso che da grande avrebbe voluto diventare un chimico. Il suo entusiasmo era stato acceso dal fatto di riempire petardi usati con la polvere da sparo miscelata dai suoi amici. I petardi non riuscirono a volare, ma di sicuro fecero un gran botto. Un anno dopo allestì il suo nuovo angolo del piccolo chimico nel seminterrato di casa e continuò le sue osservazioni su cosa succede quando si mischiano delle sostanze. “Volevo solo vedere se qualcosa funziona, che è ancora la mia motivazione principale perché la mia ricerca abbia successo,” spiega il Professor Schüth, che è oggi uno scienziato che ha ottenuto diversi riconoscimenti a suo nome e ruoli di prestigio, tra cui Vice Presidente della Società Max Planck, Direttore del Max Planck Institut für Kohlenforschung e vincitore del premio Carl Friedrich von Weizsäcker e del premio Leibniz, solo per citarne alcuni.

Questa curiosità, insieme al fatto che ha una mente molto indipendente, è il motivo per cui Schüth è stato in grado di fare la sua scoperta che finora ha avuto il maggiore impatto: la tecnologia a volumi di produzione elevati nella catalizzazione (vedi riquadro). Nel 1996 partecipò a un incontro scientifico su come mettere a punto nuovi catalizzatori più avanzati e in un tempo minore. Il modello preso in considerazione era la sperimentazione a volumi elevati adottata dall’industria farmaceutica per accelerare la ricerca su nuovi principi attivi. Tra i ricercatori, tuttavia, furono espressi presto dei dubbi sul fatto che questo metodo potesse essere applicato nelle condizioni ben più difficili che si trovano nelle raffinerie di petrolio e nella produzione di prodotti chimici di base. Ma l’idea affascinava Schüth, all’epoca professore presso l’Università Goethe di Francoforte, in Germania, e cominciò ad abbozzare le sue prime idee durante questo evento. Tornato presso il suo istituto, chiese ai suoi dottorandi se qualcuno di loro fosse interessato a sviluppare ulteriormente questa idea. Dopo un anno circa di ricerca in comune, fu avviato il primo reattore di volumi di produzione. Nel 1999 fu fondata la società hte perché si occupasse della commercializzazione del processo. “Una sfida scientifica ha così portato alla nascita di una nuova tecnologia,” afferma Schüth.

Una delle questioni su cui sta lavorando attualmente il chimico è come si possano realizzare dei catalizzatori su misura fino ad arrivare al livello atomico. Si sta anche interessando di nuove fonti di energia, come l’idrogeno e i combustibili ottenuti dagli scarti del legno e del loro stoccaggio e conversione catalitica: in altre parole i fondamenti chimici dell’energia del futuro. E Schüth è sempre pronto per una sfida o per un nuovo modo di pensare all’avanguardia.