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21 Novembre 2015

Mirabbos Hojamberdiev, chimico uzbeco, è il vincitore del premio Atta-ur-Rahman per la chimica

Hojamberdiev studia il modo di produrre idrogeno - un gas carrier a emissione zero - a partire da cristalli inorganici semplici. Vuole inoltre applicare la sua tecnica a fini di biorisanamento ambientale.

VIENNA - Mirabbos Hojamberdiev, chimico uzbeco di Taškent, è il vincitore del premio Atta-ur-Rahman 2015 per la chimica. Riceve il premio per le sue ricerche in chimica inorganica, mirate alla produzione di cristalli inorganici in grado di generare idrogeno a partire da molecole d'acqua, in seguito a fotoattivazione da parte di luce solare.

Il vincitore del premio è stato annunciato mercoledì 18 novembre nel corso della cerimonia inaugurale del 26mo Congresso Generale della TWAS, l'accademia mondiale delle scienze per il progresso scientifico nei paesi in via di sviluppo, che quest'anno si tiene a Vienna (Austria) dal 18 al 21 novembre. Il riconoscimento premia giovani chimici di talento che vivono e lavorano in paesi scientificamante carenti. Il premio Atta-ur-Rahman è messo a disposizione annualmente dal chimico pachistano Atta-ur-Rahman, esperto del settore e scienziato noto a livello internazionale, da sempre impegnato nella diffusione della cultura scientifica.

"Il premio Atta-ur-Rahman è un riconoscimento unico al mondo per giovani scienziati provenienti da paesi in via di sviluppo" ha detto Hojamberdiev. "Essendo un prestigioso premio internazionale, sarà per me motivo di ulteriore motivazione e incoraggiamento, oltre che motivo di orgoglio per il mio paese."

Mirabbos Hojamberdiev è ricercatore senior nel dipartimento di scienze matematiche e naturali della Turin Polytechnic University di Taškent, Uzbekistan. Da studente si era appassionato a studi ambientali occupandosi in particolare dell'inquinamento dell'acqua, che in Uzbekistan rappresenta un problema ambientale di rilievo. In seguito, ha iniziato a interessarsi alla scienza dei materiali, decidendo di unire esperienze e competenze dei due settori.

Ha conseguito la laurea magistrale nel 2001 e il PhD nel 2005, entrambi in scienze dei materiali al Taškent Institute of Chemical Technology, in Uzbekistan. Nel 2006 ha conseguito anche un diploma in scienza dei materiali inorganici e ambientali presso il Tokyo Institute of Technology, in Giappone, dove è attualmente visiting scientist fino a marzo 2016. I suoi interessi scientifici includono nanomateriali, minerali argillosi, materiali e ambiente, sintesi idrotermica, crescita di cristalli e utilizzo di scarti industriali.

Hojamberdiev lavora da oltre 10 anni a diversi progetti di ricerca collegati con lo sviluppo di materiali avanzati. Durante questi anni, attraverso collaborazioni internazionali stabilite con gruppi di ricerca in Cina, Giappone, Perù, Germania, Stati Uniti, Malesia, Egitto, Brasile, Tailandia e Argentina, ha acquisito una solida esperienza nell'uso di metodiche e strumentazioni sofisticate e importanti per la caratterizzazione dei materiali, come la microscopia elettronica a scansione (SEM), la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), la microscopia a forza atomica (AFM) e la spettroscopia Raman. Ora trasferisce al suo paese le conoscenze acquisite.

Hojamberdiev ha già ricevuto dalla TWAS numerosi riconoscimenti. Nel 2015 è stato accettato nel programma TWAS Visiting Expert. Nel 2014 ha ricevuto un grant (borsa di studio) per partecipare al workshop della TWAS su Scienza e Diplomazia, che si è focalizzato su "Politiche energetiche innovative per un futuro sostenibile". Nel 2011 ha ricevuto un grant per il programma TWAS/UNESCO Associateship, in cui ricercatori esperti del Sud possono visitare centri di ricerca straneri, per due volte nell'arco di tre anni, per avviare collaborazioni e partnership. Nel 2010 ha vinto il premio TWAS Young Scientists in Developing Countries per la chimica.

Attualmente si occupa di scissione fotocatalitica dell'acqua per mezzo di luce solare: si tratta di una tecnica che consente di produrre energia pulita e rinnovabile sotto forma di idrogeno gassoso, elemento che in natura non esiste.

"Usare fonti rinnovabili di energia come il solare, l'eolico, l'energia idrica o la biomassa per ridurre le emissioni di gas serra sta diventando essenziale," ha detto Hojamberdiev. "L'idrogeno è una fonte di energia pulita, ma dobbiamo trovare il modo di produrlo di routine e a costi contenuti".

Oggi la produzione globale di idrogeno si aggira intorno ai 50 milioni di tonnellate l'anno, divise fra gas naturale (48%), petrolio (30%), carbone (18%) e solo per il 4% proveniente da elettrolisi. Un modo per ottenere la produzione di idrogeno in modo sostenibile è proprio attraverso la scissione fotocatalitica dell'acqua, processo che genera idrogeno e ossigeno con l'aiuto della luce solare.

Servendosi delle sue conoscenze in scienze dei materiali e in chimica inorganica, Hojamberdiev ha iniziato a sperimentare la generazione di cristalli inorganici in laboratorio, con l'obiettivo di usarli come fotocatalizzatori che, in seguito a fotoattivazione da parte di luce visibile, sono in grado di effettuare lo splitting (scissione) di molecole d'acqua.

In test preliminari, Hojamberdiev ha preparato soluzioni acquose e non acquose usando sali comuni come cloruro di sodio e potassio. Dopo averle sottoposte a condizioni controllate di temperatura e pressione è riuscito a generare in tali soluzioni cristalli inorganici. Collocando i cristalli in acqua e attivando il tutto con luce solare (sempre in condizioni controllate di temperatura e pressione), Hojamberdiev ha infine ottenuto la produzione di idrogeno pulito all'interno del sistema.

I cristalli generati in tal modo, però, non producono idrogeno con grande efficienza, a causa di difetti nel reticolo cristallino che ne limitano le proprietà. Hojamberdiev ha allora introdotto una modifica nel processo usando quel che viene chiamato "ammonia-assisted direct flux growth". Ciò gli ha permesso di controllare morfologia, dimensioni e struttura dei cristalli inorganici. Ottenendo strutture cristalline più pure, è riuscito in seguito a realizzare lo splitting fotocatalitico dell'acqua con un'efficienza otto volte maggiore rispetto al metodo precedente.

I componenti fotocatalitici che Hojamberdiev usa attualmente come innesco per la produzione dei cristalli appartengono alla famiglia degli ossinitriti. La famiglia comprende elementi quali titanio, zirconio, niobio e tantalio. Si tratta di elementi dotati di un'elevata capacità fotocatalitica, che presentano ulteriori vantaggi: sono più stabili dei materiali organici, sono riciclabili, poco costosi, atossici e abbondanti. Inoltre sono attivi solo con luce solare, fatto questo che torna a vantaggio dell'Uzbekistan, paese in cui le giornate di sole in un anno sono in media 300.

Ma c'è di più. La stessa procedura usata per produrre idrogeno funziona per purificare soluzioni acquose inquinate. Se i cristalli vengono immessi in una soluzione acquosa contenente inquinanti e sottoposti alla luce del sole, essi scindono le molecole complesse in molecole più semplici. Ciò fa ben sperare in un loro utilizzo nel campo del risanamento ambientale (biorisanamento).

"Attualmente il sistema è in una fase ancora embrionale: abbiamo selezionato alcuni elementi di partenza e li abbiamo testati per vedere le loro performance", ha detto Hojamberdiev. Ora stiamo lavorando per rendere più efficiente l'intero processo e per effettuare lo scaling-up." Tra i suoi progetti c'è infatti l'avvio di collaborazioni a livello industriale, per poter effettuare test pilota su vasta scala.

Le prospettive non mancano: l'Uzbekistan sta costruendo nuovi impianti per lo sfruttamento dell'energia solare e la Asian Development Bank (ADB) sta investendo in progetti in questo paese. Nel 2014, la ADB ha erogato un finanziamento di 300 milioni di dollari per sostenere la costruzione di impianti per la generazione di energia che soddisfino la crescente richiesta energetica uzbeca.

Cristina Serra

Premio Atta-ur-Rahman

Il premio Atta-ur-Rahman  è stato istituito dal chimico pachistano Atta-ur-Rahman, membro della TWAS ed eminiente scienziato di fama internazionale. Il premio di 4.000 dollari viene assegnato ogni anno durante il Congresso Generale della TWAS a giovani chimici (con meno di 40 anni) di talento che vivono e lavorano in paesi in via di sviluppo.

I vincitori sono invitati a partecipare al Congresso Generale della TWAS e a presentare pubblicamente i risultati del loro lavoro. Ognuno dei cinque uffici regionali della TWAS presenta un proprio candidato. La selezione finale viene effettuata dal professor Atta-ur-Rahman. I vincitori delle passate edizioni sono: Mohamed Fawzi Ramadan Hassanien (Egitto, 2014); Mohammad Abdul Hasnat (Bangladesh, 2013); Shamsun Nahar Khan (Bangladesh, 2012).

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