Sintesi e caratterizzazione chimico-fisica di liquidi ionici da biomassa per applicazioni elettrochimiche = Synthesis and chemical-physical characterization of ionic liquids derived from biomass for electrochemical applications

Negli ultimi anni la ricerca di materiali sostenibili per il settore energetico ha acquisito notevole importanza, spinta dall’esigenza di migliorare le prestazioni dei dispositivi di accumulo e ridurne l’impatto ambientale. In questo contesto, la presente tesi di laurea magistrale è incentrata sulla sintesi e caratterizzazione di liquidi ionici ottenuti da fonti rinnovabili, in particolare da biomassa di natura proteica, per applicazioni elettrochimiche in sistemi di accumulo energetico. L’obiettivo principale è sviluppare elettroliti ecocompatibili da risorse biologiche da impiegare nei supercondensatori, dispositivi di accumulo di energia elettrica ad alta potenza, come alternativa sostenibile agli elettroliti convenzionali basati su solventi organici. I liquidi ionici sono sali organici che permangono allo stato liquido a temperatura ambiente, rappresentano una classe di materiali promettenti grazie alla loro tensione di vapore trascurabile, elevata stabilità termica ed elettrochimica e versatilità strutturale che consente di adattarne le proprietà a diverse applicazioni tecnologiche, caratteristiche che li rendono più sicuri rispetto ai solventi tradizionali. Il lavoro sperimentale descritto nella tesi illustra un percorso di sintesi che parte da materiale proteico di origine biologica e porta all’ottenimento di liquidi ionici attraverso più fasi. In particolare, la biomassa proteica viene inizialmente sottoposta a idrolisi per liberare amminoacidi, seguita da una reazione di decarbossilazione per convertirli in ammine. Successivamente si effettua una metilazione delle ammine per ottenere cationi di ammonio quaternario, e infine una reazione di metatesi ionica fornisce il liquido ionico desiderato. I composti ottenuti sono stati sottoposti a un’estesa caratterizzazione per valutarne le proprietà chimico-fisiche e la compatibilità elettrochimica come elettroliti per supercondensatori. In particolare, è stata esaminata la finestra di stabilità elettrochimica al fine di determinarne l’idoneità all’uso. Complessivamente, lo studio mette in luce il potenziale dei liquidi ionici da biomassa come alternativa sostenibile nei sistemi di accumulo di energia, contribuendo allo sviluppo di tecnologie energetiche più ecocompatibili e a basso impatto ambientale.