Carboncore, da Alessandria a Pechino: tre studenti del Volta progettano una soluzione per ridurre gli NOx delle auto Euro 4

Immagine realizzata con Intelligenza Artificiale ispirata a Carboncore, il progetto degli studenti dell’ITIS Volta di Alessandria premiato a Pechino per una soluzione sperimentale contro le emissioni di NOx.

Non soltanto una medaglia conquistata a Pechino, ma un'idea nata ad Alessandria per affrontare un problema molto concreto: ridurre le emissioni di ossidi di azoto delle automobili più vecchie cercando di prolungarne la vita, anziché considerare la sostituzione del veicolo come unica strada possibile. È questo il cuore di Carboncore, il progetto sviluppato da tre studenti dell'ITIS Volta di Alessandria che ha conquistato il terzo posto assoluto nella categoria “Innovation Technology” in una competizione internazionale per giovani scienziati a Pechino. Dietro il riconoscimento ci sono mesi di lavoro, chimica dei materiali, sperimentazione, economia circolare e una collaborazione tra scuola e Università del Piemonte Orientale. Una storia che merita di essere raccontata soprattutto per quello che rappresenta: tre giovani alessandrini hanno individuato un problema reale e hanno provato ad affrontarlo attraverso il metodo scientifico.

Pier Carlo Lava

I protagonisti sono Tommaso De Santa, Giorgia Mattana e Francesco Petralia, studenti dell'indirizzo Chimica dei Materiali dell'ITIS “A. Volta” di Alessandria. Dopo avere superato il percorso di selezione nazionale, i ragazzi hanno portato il progetto in Cina, confrontandosi con giovani impegnati nella ricerca scientifica e tecnologica, fino a ottenere il terzo posto assoluto nella categoria Innovation Technology. Al ritorno sono stati ricevuti a Palazzo Comunale, dove hanno raccontato l'esperienza e illustrato il lavoro che li ha condotti fino al podio internazionale. Ma il risultato ottenuto in Cina è soltanto la parte più immediatamente visibile della vicenda: per comprenderne davvero il valore bisogna entrare nel laboratorio e capire che cosa sia Carboncore, quale problema affronti e quale soluzione abbiano immaginato gli studenti alessandrini. 

Carboncore: trasformare un'Euro 4 invece di rottamarla

Il progetto è stato presentato alla selezione italiana con un titolo particolarmente diretto: “CARBONCORE. NOx? Non più un problema”. L'idea parte dalle automobili a benzina Euro 4 e dalla possibilità di intervenire sulle emissioni di ossidi di azoto, gli NOx, attraverso un sistema applicato alla linea di scarico. L'obiettivo sperimentale è ridurre queste emissioni avvicinandole, per questo specifico parametro, ai limiti previsti dallo standard Euro 6, senza modificare il motore e senza dover necessariamente sostituire l'intera automobile. È importante precisarlo: Carboncore non trasforma giuridicamente o tecnicamente un'automobile Euro 4 in un'Euro 6, perché l'omologazione ambientale di un veicolo comprende numerosi parametri, requisiti e procedure. La ricerca degli studenti riguarda specificamente la riduzione degli NOx e deve essere considerata per ciò che è oggi: un progetto sperimentale, non un dispositivo commerciale già omologato per l'installazione sulle automobili. 

La soluzione studiata consiste nell'inserimento nella linea di scarico di un sistema modulare costituito da cartucce contenenti carbone attivo sotto forma di pellet. I gas attraversano il materiale poroso e una parte degli ossidi di azoto può essere trattenuta attraverso il processo di adsorbimento. La progettazione dei pellet tiene conto anche della necessità di consentire il passaggio dei gas evitando una contropressione significativa nello scarico, un aspetto essenziale perché qualsiasi dispositivo destinato a lavorare su un'automobile deve confrontarsi non soltanto con l'efficacia ambientale, ma anche con il funzionamento complessivo del sistema. È proprio qui che il progetto esce dalla dimensione della semplice esercitazione scolastica e comincia ad affrontare questioni tipiche della ricerca applicata. 

Il carbone attivo nasce dalla plastica riciclata

Uno degli aspetti più interessanti di Carboncore riguarda il materiale utilizzato per catturare gli inquinanti. Il carbone attivo viene ottenuto a partire da plastica riciclata, attraverso processi di carbonizzazione e successiva attivazione. Significa che il progetto cerca di affrontare contemporaneamente due problemi ambientali: da una parte le emissioni prodotte dai veicoli più datati e dall'altra il recupero di materiali plastici, trasformandoli in una risorsa utilizzabile per una nuova funzione. Gli studenti hanno sperimentato differenti configurazioni dei materiali, lavorando con carboni attivati mediante idrossido di potassio (KOH) e con materiali impregnati con ossido di magnesio (MgO); secondo la documentazione del progetto, questi ultimi hanno mostrato una maggiore selettività nei confronti degli ossidi di azoto. 

È qui che emerge con maggiore chiarezza il principio dell'economia circolare sul quale si fonda parte del progetto: utilizzare un materiale proveniente dal riciclo per cercare di ridurre l'impatto ambientale di un bene già esistente, l'automobile, tentando contemporaneamente di prolungarne la vita utile. Naturalmente tra un esperimento riuscito in laboratorio e un dispositivo installabile su migliaia di vetture esiste una distanza considerevole. Occorrerebbero ulteriori prove, verifiche sulla durata dei materiali, test alle differenti temperature dei gas di scarico, valutazioni sulla sicurezza, sulla manutenzione, sui costi di produzione e infine tutte le certificazioni e omologazioni previste dal settore automobilistico. Ma la ricerca nasce esattamente così: si individua un problema, si formula un'ipotesi, la si sottopone a sperimentazione e si misurano i risultati, verificando contemporaneamente anche i limiti della soluzione proposta. 

Una cartuccia rigenerabile ogni 500 chilometri

Carboncore introduce inoltre un altro elemento interessante: il materiale adsorbente non è stato concepito semplicemente come qualcosa da utilizzare e successivamente gettare. Secondo la documentazione presentata nell'ambito del concorso FAST, il sistema è stato progettato ipotizzando cicli di utilizzo di circa 500 chilometri, una distanza collegata dagli autori all'autonomia media di un'automobile. Una volta raggiunta la saturazione, il materiale contenuto nelle cartucce dovrebbe poter essere sottoposto a un processo di rigenerazione controllata, rimuovendo gli inquinanti adsorbiti e permettendo il successivo riutilizzo del sistema. Anche questo passaggio è fondamentale dal punto di vista ambientale: realizzare un filtro efficace ma destinato a diventare rapidamente un nuovo rifiuto significherebbe infatti spostare almeno in parte il problema anziché risolverlo. 

L'idea della rigenerazione cerca invece di chiudere il ciclo: plastica recuperata, trasformata in materiale adsorbente, utilizzata per catturare una parte degli inquinanti e successivamente rigenerata per essere nuovamente impiegata. È una logica che rende Carboncore interessante anche al di là dell'applicazione automobilistica specifica, perché mette insieme chimica dei materiali, recupero delle risorse e riduzione delle emissioni. La documentazione presentata dagli studenti indica risultati sperimentali considerati promettenti e un potenziale dell'approccio come alternativa da approfondire rispetto alla semplice sostituzione dei veicoli Euro 4. Non significa che Carboncore sia già pronto per il mercato, ma significa che esiste una strada di ricerca sufficientemente interessante da avere ottenuto prima l'attenzione della selezione italiana e successivamente quella della giuria internazionale. 

Dalla scuola all'università

Dietro Carboncore c'è poi un elemento che riguarda direttamente Alessandria e il suo sistema formativo. Il progetto non è rimasto confinato nei laboratori scolastici dell'ITIS Volta, ma si è sviluppato attraverso una collaborazione con l'Università del Piemonte Orientale, creando un collegamento tra scuola superiore e ricerca universitaria. Gli studenti sono stati affiancati nelle attività sperimentali dal dottorando Federico Begni; al momento istituzionale organizzato dal Comune era presente anche il professor Fabio Carniato del Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica dell'UPO, mentre per il Volta il percorso è stato seguito dal professor Giorgio Laganà, responsabile dell'area di Chimica dell'istituto. 

Ed è forse questo uno degli aspetti più importanti dell'intera esperienza. Tre studenti delle scuole superiori hanno potuto confrontarsi concretamente con un metodo di lavoro vicino a quello della ricerca scientifica: partire da una domanda, studiare la letteratura e i materiali disponibili, formulare una soluzione, preparare i campioni, effettuare prove, raccogliere dati, confrontare risultati differenti e infine presentare e difendere il proprio lavoro davanti a valutatori esterni. Non si tratta quindi soltanto di imparare nozioni di chimica, ma di imparare a utilizzare quelle conoscenze per cercare una risposta a un problema concreto. È un modello di collaborazione tra scuola e università che può avere un valore formativo enorme anche indipendentemente dal risultato ottenuto in concorso. 

Quando investire sui giovani produce risultati

Nel percorso che ha portato i tre ragazzi fino a Pechino ha avuto un ruolo anche il Comune di Alessandria, che ha contribuito economicamente alla trasferta internazionale. L'amministrazione aveva già sostenuto precedenti esperienze internazionali degli studenti del Volta e ha scelto nuovamente di contribuire affinché i ragazzi potessero confrontarsi con giovani provenienti da altri Paesi. Durante l'incontro a Palazzo Rosso il sindaco Giorgio Abonante ha sottolineato il valore di queste opportunità, mentre le assessore Irene Molina e Vittoria Oneto hanno richiamato il lavoro di studio, ricerca e collaborazione che precede un risultato come quello ottenuto in Cina. 

Il terzo posto conquistato a Pechino rappresenta dunque il punto d'arrivo di questa prima fase, ma potrebbe essere soprattutto un punto di partenza. Tommaso De Santa, Giorgia Mattana e Francesco Petralia hanno preso un problema reale — l'inquinamento prodotto da una parte del parco automobilistico esistente — e hanno provato a costruire una risposta utilizzando chimica, scienza dei materiali ed economia circolare. Non sappiamo oggi se Carboncore potrà evolvere fino a diventare una tecnologia industriale: saranno ulteriori ricerche e sperimentazioni a dirlo. Sappiamo però già qualcosa di altrettanto importante per il territorio: ad Alessandria esistono giovani capaci di misurarsi con la ricerca scientifica internazionale e una collaborazione tra scuola, università e istituzioni che, quando trova occasioni concrete per esprimersi, può portare un progetto nato tra laboratori e aule scolastiche fino a un podio dall'altra parte del mondo.

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GEO: Alessandria – Piemonte – Italia – Pechino – Cina

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Crediti: Immagine generata con Intelligenza Artificiale per Alessandria Post.

Descrizione immagine: Rappresentazione illustrativa del progetto Carboncore: giovani studenti, plastica riciclata, carbone attivo e un sistema filtrante applicato idealmente allo scarico di un’automobile, con richiami alla competizione scientifica internazionale in Cina.

 Immagine generata con Intelligenza Artificiale a scopo illustrativo. Persone, ambientazione e dispositivi raffigurati non rappresentano necessariamente i protagonisti e il prototipo reali.