Poscritto al post dell’Epifania (nota 1) sulla presunta energia in eccesso prodotta dalla cavitazione di nanobolle d’acqua. Nel frattempo chimici e biochimici stanno facendo parlare di sé grazie a nuove teorie, simulazioni in silico ed esperimenti con le microgocce.
Venticinque anni fa in “H2O, A biography of water” (nota 2), Philip Ball scriveva che il contenuto della cellula è innanzitutto una gocciolina, ma che nessuno sembrava interessato a studiare cosa ci facesse di preciso. Due giorni fa, su Chemistry World, Jennifer Newton – che apprezza le bollicine – pubblicava un aggiornamento sui lavori in corso.
Le microgocce d’acqua sono al centro di un dibattito scientifico vivace e di controversie. Gli studi indicano che possono accelerare i tassi di numerose reazioni organiche – in alcuni casi fino a 10.000 volte – e avviare reazioni che non si verificano nelle soluzioni di acqua in massa. Le implicazioni sono vaste e vanno dalla spiegazione della chimica prebiotica al miglioramento della chimica di sintesi.
Il dibattito si concentra sulle pubblicazioni di Richard Zare – un vecchio signore con la testa sulle spalle (comunicazione privata di un signore della stessa età…) e una buona reputazione meritata, secondo Philip – e del suo gruppo a Stanford, Nel 2019 sono stati i primi a usare microgocce, senza catalizzatore, per
- ossidare spruzzi di H2O e ottenere acqua ossigenata (l’anno prima, con l’aggiunta di nanosfere d’oro e boroidruro di sodio, l’equivalente del succo di limone, il risultato era stato più sorprendente. trovo). Esperimento replicato da altri quando hanno usato un umidificatore a ultrasuoni della stessa marca;
- innescare l’ossidazione del metano (come avviene con il vapore acqueo per circa 5-8% di quello emesso in atmosfera, producendo CO2 che fa molto meno effetto serra ma rimane molto più a lungo);
- trasformare un misto di CO2 e di azoto in urea…
Urea? A questo punto hanno inventato un nuovo metodo Haber-Bosch a pressione e temperatura ambiente. Le prime righe dell’abstract spiegano come si fa:
Si spruzzano microgocce di acqua (H2O) su un retino (mesh, ital? maglia?) di ossido di ferro magnetico (Fe3O4) rivestito di grafite Nafion, utilizzando N2 o aria compressa come nebulizzatore. Lo spruzzo di microgocce che ne risulta entra in uno spettrometro di massa e in 2 microsecondi si scopre che contiene ammoniaca (NH3).
Passato lo scetticismo iniziale, altri gruppi ci hanno provato con catalizzatori, substrati, sostanze diverse, biomolecole comprese. Anche se non proprio “milioni di volte” come dice Zare, si sapeva già che a certe condizioni le microgocce accelerano delle reazioni, ma come?
Questa è la domanda da un milione di dollari; esistono diverse teorie, risultati sperimentali e simulazioni computazionali contrastanti sui meccanismi,
scrive Jennifer Newton, senza sbilanciarsi. Dallo spazio che le dedica, sembra preferire questa teoria:
Prevede che i doppi strati elettrici, l’allineamento dei legami O-H liberi nelle molecole d’acqua interfacciali o il trasferimento parziale di carica creino un campo elettrico all’interfaccia aria-acqua. Sarebbe abbastanza potente da ossidare gli elettroni degli ioni idrossido o altre molecole a guscio chiuso disciolte nell’acqua, formando radicali altamente reattivi ed elettroni liberi
D’altronde, come nel caso delle micronanobiglie d’oro al succo di limone, un substrato solido c’è sempre, dal nebulizzatore o umidificatore a ultrasuoni allo spettrometro, quantificare specie chimiche a basse concentrazioni è complicato, c’è sempre il rischio di qualche contaminazione ecc.
E le implicazioni saranno vaste, ma resta da inventare come nebulizzare e riciclare il fiume necessario alla produzione industriale di ammoniaca.
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Note:
- Ho ricevuto l’avviso di due commenti, ma il link “approva” della mail non funziona e sul blog non sono fra quelli “sospesi” o nello spam. Cercherò di risolvere…
- Consiglio tutti i libri di Philip Ball, anche “How life works” che non ho ancora letto.
ocasapiens 
