ICCOM

Responsabile: CATERINA FUSCO

Indirizzo: c/o Dipartimento di Chimica – Università di bari Via Orabona, 4 – 70126 Bari BA Puglia
Tel.: 080 5443598
Fax: 080 5442924
E-mail: fusco@ba.iccom.cnr.it
Sito web dell’Istituto: http://www.iccom.cnr.it/
Dipartimento di prevista afferenza: Scienze chimiche e tecnologie dei materiali

Missione

Sviluppare attività di ricerca, fondamentale ed applicata, e di alta formazione allo scopo di consolidare l’istituto come centro di ricerca di comprovata reputazione nazionale e internazionale ed all’avanguardia nei seguenti settori scientifici di riferimento per le scienze molecolari: a) nuovi processi chimici sostenibili ad elevata efficienza e selettività mediante l’ottimizzazione di processi catalitici e stechiometrici già esistenti e la progettazione di nuovi processi b) elettrocatalisi per applicazioni nel settore dell’energia, particolarmente nel settore delle fuel cells e della produzione di idrogeno c) chimica e tecnologia dell’idrogeno: produzione, storage ed utilizzazione in celle a combustibile d) composti organici ed organometallici per il fotovoltaico di terza generazione e) Tecnologie per la valorizzazione e il confinamento (CCS) del biossido di carbonio f) materiali polimerici organici, inorganici ed ibridi con proprietà funzionali g) tecniche analitiche avanzate per l’ambiente e la conservazione del patrimonio artistico culturale h) progettazione e sviluppo di strumentazioni scientifiche ad alta specificità

L’Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (ICCOM) è attualmente articolato su una sede centrale a Firenze, su due UOS localizzate a Pisa e Bari e su una Unità Distaccata situata presso il Dipartimento di Chimica dell’Università di Trieste. Nell’insieme ICCOM annovera al momento della compilazione del presente consuntivo un totale di 40 ricercatori, 9 collaboratori tecnici e 3 collaboratori di amministrazione a tempo indeterminato. L’amministrazione dell’Istituto si avvale poi di 2 collaboratori di amministrazione a tempo determinato (art. 15). Dal 2006, ICCOM gestisce amministrativamente il Centro di Microscopie Elettroniche (CEME) dell’Area di Ricerca CNR di Firenze ed il relativo personale.

Nel 2010, ICCOM si è avvalso anche di 20 ricercatori associati, 19 provenienti da 6 Università italiane e una costituita da personale ex-ICCOM già collocato a riposo, ma associato all’istituto. I giovani ricercatori, italiani e stranieri, con assegno di ricerca, contratto di collaborazione continuativa coordinata, o borsa di studio dottorale sono stati oltre 30, numerosi anche gli studenti in tesi di laurea sia per il percorso magistrale che per conseguire il Dottorato di Ricerca. Nel 2010 l’Istituto ha anche ospitato 4 scienziati visitatori da altri paesi (USA, Russia, Svizzera, Tunisia) che hanno trascorso periodi di studio di durata variabile, da due settimane ad un anno, presso i laboratori ICCOM.

L’attività di formazione ed alta formazione di ricercatori italiani ed europei nel 2010 è stata pertanto in linea con quella che ha da sempre caratterizzato l’attività dell’istituto. A questo proposito è motivo di orgoglio che molti dei collaboratori italiani e stranieri, formatisi presso ICCOM negli anni precedenti attraverso borse di studio e/o assegni di ricerca durante il loro percorso postdottorale abbiano successivamente ottenuto posizioni accademiche e scientifiche di rilievo nei loro paesi di origine sia in Dipartimenti Universitari che in centri di ricerca governativi (CNRS, CSIC, RAS) o industriali.

La produzione complessiva dei prodotti della ricerca è stata notevole. Le pubblicazioni scientifiche nel 2010 sono state pari a 80 articoli su riviste ISI e 6 su riviste non ISI, 7 capitoli di libri e 2 brevetti di invenzione depositati in collaborazione con industrie o di proprietà CNR. Tra questi va certamente menzionato il brevetto sullo sviluppo di un metodo di assorbimento del biossido di carbonio da parte di soluzioni di basi azotate che promette un grande risparmio energetico rispetto alla tecnologia CCS adesso in corso di utilizzazione. Sono stati stato inoltre editi quattro libri di, cui tre per i tipi Springer-Verlag. Mantenendo ben salda una tradizione poliennale anche nel 2010 sono stati organizzati o co-organizzati da ricercatori ICCOM congressi, internazionali e nazional, workshopi e scuole di alta formazione, ricoprendo incarichi di assoluto rilievo (Chairmanship o Membership del Comitato organizzatore) nei vari comitati organizzativi. Ampia e diversificata è stata la partecipazione del personale ICCOM a commissioni e gruppi di lavoro, nel CNR, nella Società Chimica, in Fondazioni scientifiche ed in altre organizzazioni nazionali ed europee.

I compiti istituzionali di ICCOM prevedono l’esecuzione di ricerche nei seguenti settori:
- PROCESSI CATALITICI OMOGENEI ED ETEROGENEI SOSTENIBILI E SELETTIVI;
- CHIMICA E TECNOLOGIA DELL’IDROGENO E DEI NUOVI MATERIALI PER L’ENERGIA
- TRASFORMAZIONE DI RISORSE RINNOVABILI IN ENERGIA E PRODOTTI AD ALTO VALORE AGGIUNTO;
- SINTESI INORGANICHE, ORGANICHE ED ORGANOMETALLICHE;
- STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DEL MECCANISMO DI REAZIONE IN PROCESSI ORGANOMETALLICI ED IN REAZIONI CATALIZZATE
- STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO DELLE RELAZIONI ESISTENTI TRA STRUTTURA/REATTIVITA’ E TRA STRUTTURA E PROPRIETA’ FUNZIONALE

Raccogliendo nelle sue sedi operative le competenze di chimici inorganici, organometallici ed organici, di chimici analitici, computazionali e teorici, di chimico-fisici e di biologi e fisici, ICCOM si presenta come una struttura multidisciplinare a tutto tondo del tutto autorevole e di elevata reputazione nazionale ed internazionale ed in grado di svolgere attività di ricerca, sia fondamentale che applicata, e di contribuire alla formazione di giovani ricercatori nelle seguenti tematiche di ricerca:

- processi catalitici sostenibili, omogenei ed eterogenei, (dalla sintesi di nuovi catalizzatori alla progettazione e realizzazione di nuovi processi) con particolare riferimento all’impiego dell’acqua come solvente per processi catalitici omogenei;
- produzione di energia, con particolare riguardo alla preparazione di
(i) elettrocatalizzatori per la produzione di energia elettrica mediante celle a combustibile (elettrocatalizzatori anodici e catodici per celle a combustibile PEMF e DAFC; membrane a scambio ionico; celle a combustibile monoplanari e piccoli stack)
(ii) catalizzatori per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi e reforming di idrocarburi, alcoli e risorse rinnovabili;
- studio e sviluppo di nuovi materiali per l’immagazzinamento di idrogeno (idruri metallici, cristalli organometallici ad elevata porosità e materiali nanostrutturati);
- studio dei processi di storage reversibile di idrogeno in serbatoi chimici (acido formico, amminoborani);
- progettazione e realizzazione di materiali fotovoltaici organici ed organometallici di terza generazione;
- tecnologie per CCS e per la valorizzazione del biossido di carbonio;
- produzione di materiali polimerici polifunzionali (con particolare riguardo a materiali compositi e loro funzionalizzazione e di ionomeri);
- produzione di oligomeri e polimeri di interesse applicativo nel campo della optoelettronica e di membrane a scambio anionico (ionomeri) per celle alcaline
- produzione di nanocompositi organici/inorganici
- produzione, funzionalizzazione e applicazioni di nanotubi di carbonio e di materiali inorganici (ossidi)
- progettazione e sintesi di di intermedi e molecole biologicamente attive per l’industria farmaceutica, per applicazioni nella chimica fine, nella diagnostica medica e nell’optoelettronica;
- studio dei meccanismi di reazione tramite misure chimico-fisiche con particolare riferimento alla spettroscopia NMR ed IR anche ad alta pressione;
- studi avanzati di spettrometria di massa e di risonanze magnetiche, nucleari (NMR) ed elettroniche (EPR), e loro applicazioni alle scienze della vita, alla conservazione del patrimonio culturale ed alla razionalizzazione della reattività chimica chimica
- speciazione e degradazione di specie metalliche ed organometalliche nocive alla salute ed all’ambiente
- tecniche di calcolo per la comprensione di processi chimici (relazione struttura / reattività) e delle proprietà dei materiali molecolari (relazione struttura proprietà funzionale)
- costruzione di strumentazione scientifica, con particolare riguardo ad autoclavi e dispositivi per spettroscopie NMR and IR ad alta pressione di gas ed a dispositivi per la tecnologia delle celle a combustibile.
- sviluppo di nuove metodologie analitiche e chimico-fisiche con applicazioni pervasive nelle scienze molecolari, nella diagnostica in ambito medico e nella conservazione dei beni culturali.

Gli obiettivi generali ed i progetti specifici dell’l’Istituto si configurano perfettamente in accordo con le aree prioritarie indicate sia nelle linee guida per la politica scientifica e tecnologica del Governo (sistemi di produzione, energia, ambiente, salute) espressa nel recente piano Nazionale della Ricerca (2011-13) e riprese nel 7° Programma Quadro (FP7) dell’Unione Europea. Le linee di attività e le competenze maturate ed in corso di ulteriore perfezionamento si configurano già in ottimo accordo con i bisogni strategici del paese e con gli input che provengono dal mondo industriale e dai decision maker comunitari in vista dell’elaborazione delle KET e FET a livello di FP8.

L’Istituto è al centro di una ricca rete di collaborazioni scientifiche che coinvolgono altri Istituti del CNR e numerose Università ed agenzie di ricerca italiane e straniere. Di particolare rilievo la collaborazione coi ricercatori delle sezioni milanese e perugina di ISTM nonché coi ricercatori siciliani di ISMN (Palermo) e ICB (Pozzuoli e Catania). Notevole è anche il numero di contatti stabiliti e consolidati con industrie nazionali ed internazionali di piccole, medie e grandi dimensioni. Di primo livello è l’attività di partecipazione di membri qualificati dell’istituto a comitati, associazioni ed agenzie e consorzi internazionali (EUROCHEMISTRY, EUCHEMS, SUSCHEM, ERIC, COST, Commissione Europea) e nazionali (SCI, IT-SUSCHEM, Rete Energethica, panel di valutazione di progetti ministeriali e regionali, piattaforma idrogeno, H2-IT, etc) con ruoli tuttaltro che marginali. Altrettanto di valore è la partecipazione dei ricercatori ICCOM a panel di valutazioni nazionali (PRIN, FIRB, progetti regionali etc) ed internazionali (UE, COST, CSIC) , nonché la rilevante attività di peer reviewing svolta praticamente da tutti i ricercatori più anziani, spesso, per riviste di grande reputazione scientifica ed elevato IF. Alcuni ricercatori ICCOM fanno parte tuttora del Board editoriale di importanti riviste scientifiche, talvolta in posizione di primo livello.
ICCOM svolge inoltre una significativa attività di outreach sia ospitando regolarmente per periodi di stage biannuali (giugno e settembre) studenti degli ultimi anni delle scuole superiori fiorentine, sia partecipando attivamente alla realizzazione di eventi di diffusione e divulgazione della conoscenza scientifica in ambito territoriale (partecipazione alla “Settimane della Scienza”, Open lab etc. ed eventi divulgativi, tavole rotonde, giornate tematiche, scuole di formazione, mostre, manifestazioni, conferenze aperte alla società civile e quanto altro). Numerose sono state le partecipazioni di ricercatori di punta di ICCOM a trasmissioni televisive e radiofoniche e ad interviste/interventi su giornali locali e nazionali.

Le competenze multidisciplinari dei ricercatori ICCOM e la massa critica proponibile in differenti aree del sapere proprio delle scienze molecolari hanno permesso quindi di condurre ricerche in molteplici settori sia di ricerca fondamentale che orientata alle necessità dell’industria chimica con chiare prospettive di sviluppo prototipale e applicativo, ed hanno favorito l’inserimento dell’Istituto in programmi di ricerca e sviluppo Europei del 7° Programma Quadro, in programmi nazionali del MIUR (PRIN2007, PRIN2008), del MISE (ITALIA 2015) e del MATTM (PIRODE) nonché in programmi a valenza locale (REGIONE TOSCANA) o finanziati da agenzie territoriali toscane e pugliesi.

Tra queste ultime iniziative, di ambito essenzialmente locale, ma di grande impatto sulla vita dell’Istituto, spicca il progetto FIRENZE HYDROLAB con l’Ente Cassa di Risparmio di Firenze per la realizzazione di un laboratorio avanzato per la produzione, immagazzinamento ed utilizzazione dell’idrogeno come vettore energetico. Il progetto cofinanziato con circa 3.000.000 € da ECRF è stato coordinato da ICCOM e si è concluso appunto nel 2010 dopo un percorso quinquennale coinvolgendo come partner istituti del CNR (ICCOM, ISC), Dipartimenti dell’Università di Firenze (Chimica, Energetica e Biotecnologie Agrarie) e laboratori di eccellenza europei (LENS). Il progetto FIRENZE HYDROLAB ha consentito ad ICCOM di rinnovare, nei laboratori della sua sede fiorentina, una parte consistente del suo parco apparecchiature e di arruolare e formare in settori high-tech un manipolo di giovani ricercatori da avviare a ruoli significativi nel mondo della ricerca e della produzione.
Di almeno pari significato è il Network of Excellence europeo IDECAT (Integrated design of catalytic nanomaterials for a sustainable production) finanziato da FP6 e concluso, dopo un percorso quinquennale, nell’aprile del 2010. IDECAT ha raccolto in una struttura integrata laboratori di grande reputazione e qualificazione di molti paesi europei con esperienze complementari e multidisciplinari nelle varie aree della catalisi: eterogenea, omogenea, biocatalisi ed è stato concepito all’interno dell’area di interesse comunitaria “Nanotechnology and nanoscience, knowledge based multifunctional materials, new production processes and devices”. Il contributo complessivo che IDECAT ha ricevuto dalla Comunità Europea per l’intera sua durata è di oltre 9.000.000 €, dei quali circa 2.500.000 € sono stati gestiti da ICCOM-CNR per conto del CNR. Il top-management di IDECAT è stato articolato in un Governing Board, un Executive Committee e, assai importante, un Industrial Council di cui fanno parte aziende Europee leader nel settore della Chimica, e dell’Energia tra le quali grandi imprese come Astra Zeneca, Atofina, British Petroleum, Centro Ricerche Fiat, DOW, Enitecnologie, ExxonMobil, Johnson Matthey, Repsol YPF, Rhodia, Sasol, BASF, Bayer, Degussa ed altre ancora.
I principali partners di IDECAT, tra cui il CNR, hanno nel 2008 costituito l’Istituto Europeo di Catalisi (ERIC), un’associazione senza fine di lucro con sede legale a Bruxelles che rappresenterà negli anni prossimi l’interfaccia tra la catalisi europea, accademica ed industriale, e i decision makers che indirizzano le scelte strategiche comunitarie in materia di R&D nelle scienze della catalisi applicata. Ricercatori ICCOM hanno ruoli rilevanti in tutti gli organismi di governante di ERIC.
Di rilievo, infine, anche i progetti europei nell’area PEOPLE (FP7) che fanno riferimento al progetto ITN NANO-HOST, “Homogeneous Supported Catalyst Technologies: the sustainable approach to highly-selective, fine chemicals production” – FP7-PEOPLE-2007-1-1-ITN e al progetto MODUCAT FP7-PEOPLE-IIF-2008-236423 “New modular self-assembled homogeneous catalysts for asymmetric synthesis in water”.

Nel settore della produzione di idrogeno da processi elettrolitici è stato attivato nel triennio 2007-2010 un contratto con la Regione Toscana dal titolo “Produzione Sostenibile di Idrogeno mediante Processi Elettrochimici e Fotobiologici” per un valore complessivo di 500.000 €. Il progetto viene svolto in collaborazione con i Dipartimenti di Ingegneria e di Chimica dell’Università di Pisa, il Dipartimento di Biotecnologie agrarie dell’Università di Firenze, l’Istituto CNR ISC, e la compagnia privata ACTA SpA. Nello stesso settore è attivo dal gennaio 2010 il progetto PIRODE (“Hydrogen production from renewables and its release on demand through chemical storage”) finanziato dal Ministero dell’Ambiente con un valore di oltre 500.000 € per ICCOM (compreso cofinanziamento) su un budget totale di 1.600.000 €.
La migrazione di ricercatori da IPCF ad ICCOM, avvenuta nel secondo semestre 2010, ha apportato ulteriore potenzialità progettuale che si è concretizzata attraverso progetti di ricerca della Regione Toscana. Tra questi vanno menzionati i progetti SUMUS, MONDI ed ALMA che fanno riferimento all’acquisizione di competenze specifiche nel settore dei Beni Culturali,

L’ICCOM ha competenze (propri brevetti) nel settore della costruzione di strumentazione per ricerche nel settore delle alte pressioni, in particolare nel design e sviluppo di appropriate autoclavi e di apparati spettroscopici per studi meccanicistici e cinetici di processi catalitici ad alta pressione.
A tutt’oggi, l’ICCOM è un punto di riferimento nazionale ed internazionale nella progettazione e costruzione di:
- reattori ad alta pressione di gas (fino a 250 bar e 250 °C) dotati di iniettori di solidi e liquidi, apparati per campionatura e di controllo su agitazione, temperatura e pressione. – sistemi per l’acquisizione di spettri NMR in alta pressione di gas (fino a 200 bar e 150 °C) costituiti da tubi di zaffiro fino a 10 mm di diametro dotati di valvole in titanio amagnetico, rotore ad alta temperatura, sistemi di caricamento di uno o più gas, e strumento per l’inserzione dei tubi negli spettrofotometri.
- reattori ad alta pressione in titanio dotati di apparato ottico per misure IR in continuo, completi di controllo agitazione/flusso, temperatura e pressione.
-forni a flusso per l’idrogenazione o la pirolisi di materiali inorganici ed organici.

Attività di ricerca

Le attività di ricerca di ICCOM sono in linea con gli obiettivi strategici del Dipartimento di Progettazione Molecolare (DPM) espressi nella Road Map dipartimentale e, in particolare tra questi identifica la propria attività nelle parole chiave Sostenibilità ed Energia come motore di ispirazione della propria attività e della propria crescita strategica negli anni futuri.
All’interno dei progetti dipartimentali, la più parte delle linee di attività di ICCOM si colloca tra gli obiettivi strategici del progetto PM.P03, “Prodotti e processi innovativi per una chimica sostenibile” che pone le scienze della catalisi in genere e della trasformazione di reagenti in prodotti mediante processi catalitici a basso impatto ambientale ed energetico al centro delle proprie scelte strategiche. ICCOM è ormai da anni istituto di riferimento del CNR nel settore della catalisi svolgendo ricerche fondamentali, orientate ed applicate in tutti i settori in cui la scienza della catalisi può operare. L’Istituto ICCOM è in grado infatti di coprire l’intera filiera del processo catalitico sia in fase omogenea che eterogenea: dalla sintesi e modificazione funzionale dei substrati molecolari e dei leganti, a quella dei più appropriati catalizzatori metallici sia molecolari che nanostrutturati, alla realizzazione delle reazioni in diversi sistemi di fase in reattori in scala di laboratorio, allo studio meccanicistico delle reazioni catalitiche attraverso tecniche spettroscopiche, studi cinetici, analisi in silico del processo e tramite metodi elettrochimici per giungere alla caratterizzazione e post-modificazione dei prodotti del processo catalitico ed alla ottimizzazione e valutazione dell’impatto biologico ed ambientale di prodotto(i) e di processo.
Se si esclude un modulo di ricerca attivo presso il Dipartimento Materiali e Dispositivi (MD.P03.035.001) relativo all’applicazioni analitiche di laser nel campo della scienza della materia e dei materiali, finalizzato alla protezione ambientale e allo studio e conservazione dei Beni Culturali (responsabile V. Palleschi), tutti le altre attività di ricerca ICCOM si sono svolte nell’ambito del Dipartimento di Progettazione Molecolare (PM) con il quale è stato intessuto uno stretto rapporto di collaborazione in cui il Direttore di Dipartimento (S. Viticoli), il Direttore ICCOM (C. Bianchini) ed il responsabile del progetto PM.P03 (M. Peruzzini) hanno operato in perfetta armonia avendo ben chiari gli obiettivi strategici e le potenzialità di crescita dell’istituto verso i settori della chimica sostenibile e della chimica per l’energia.
L’attività di ricerca nel 2010 si è svolta all’interno di tre commesse a carattere strategico di cui l’Istituto è stato esecutore (la terza solo a partire dal 1 luglio 2010 a seguito del trasferimento delle competenze e del personale IPCF alla UOS Pisa di ICCOM) e di 18 moduli di commessa ripartiti tra 5 dei sette progetti dipartimentali (PM.P01, PM.P02, PM.P03, PM.P04 e PM.P07) tra cui ben otto di pertinenza del progetto PM.P03. La ristrutturazione e l’ampliamento di personale della UOS di Pisa ha poi condotto all’acquisizione della gestione della commessa PM.P07.010 Laboratorio Virtuale CNR-VILLAGE (resp. A. Ferretti). Tale commessa, articolata su 9 moduli (5 IPCF, 1 ICCOM, 2 ISTM, 1 IC) ha formalmente svolto la propria attività nel secondo semestre 2010 con ICCOM come istituto esecutore.
Sinergica alla collocazione di ICCOM come uno dei punti di riferimento del CNR nella scienza della catalisi per lo sviluppo sostenibile e le nuove energie è stata la costituzione di una unità ricerca ICCOM presso il Dipartimento di Chimica dell’Università di Trieste consolidata con la creazione e lo sviluppo di un modulo di ricerca nella Commessa PM.03.005. Tale modulo, coordinato dal Prof. Paolo Fornasiero ha apportato nuove competenze integrando perfettamente le conoscenze di frontiera che l’Università di Trieste ha sviluppato nelle discipline proprie della catalisi eterogenea e delle nanotecnologie applicate alla catalisi con le competenze dei ricercatori ICCOM di Firenze con cui sono state svolte numerose ricerche in collaborazione che hanno riguardato la caratterizzazione di materiali porosi per lo storage di molecole gassose e di idrogeno in particolare e la progettazione di catalizzatori nano strutturati e la loro applicazione nella produzione sostenibile di idrogeno da reforming di risorse rinnovabili (etanolo, glicerina, zuccheri, soluzione di idrolizzati della lignocellulosa).
Rilevante e potenzialmente di grande impatto per gli sviluppi futuri dell’istituto è la partecipazione del CNR ad organizzazioni europee con forti ricadute nel mondo della catalisi.Di particolare interesse è l’associazione del CNR all’Istituto Europeo di Catalisi (ERIC), scaturito dal lavoro svolto dal Network of Excellence IDECAT, che ha sede a Bruxelles. ERIC comprende, oltre al CNR, tutti i maggiori attori Europei nel campo della catalisi e ha iniziato a partecipare come soggetto autonomo a bandi lanciati nell’ambito di FP7 includendo nelle cordate costituite anche ricercatori e gruppi di ricerca ICCOM.