Feed aggregator

Green Chem., 2025, 27,6087-6104
DOI: 10.1039/D4GC04832F, PaperMin Soo Kim, Sarang S. Bhagwat, Leoncio Santiago-Martínez, Xiaolei Shi, Kyuhyeok Choi, Jeremy S. Guest, George W. Huber
We propose a sustainable route to produce triacetic acetic acid (TAL)-derived potassium sorbate (KS) in food-grade solvents such as IPA and EtOH.
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Green Chem., 2025, 27,6244-6259
DOI: 10.1039/D5GC00999E, PaperZiyi Yang, Feiyue Shen, Weihong Dai, Zhiwen Zeng, Jiayi Xu, Li Zhao, Wei Qi, Jinguang Hu, Dong Tian, Fei Shen
Schematic of the TMAH/UHP system fractionating lignocellulose into carbohydrates, native-like lignin, and recyclable fertilizer in a sustainable manner.
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Green Chem., 2025, 27,6133-6144
DOI: 10.1039/D5GC00955C, PaperXueqi Liu, Jingmin Ge, Shiying Li, Huanhuan Yang, Huiwen Tian, Hongpo Liu, Yaxi Li, Xiaoli Zheng, Yapeng Tian, Xinwei Cui, Qun Xu
ZnO undergoes in situ reconstruction into Zn@ZnO with controllable Zn–ZnO interfaces and oxygen vacancies, which boosted CO2RR-to-CO.
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Green Chem., 2025, 27,6196-6205
DOI: 10.1039/D5GC01266J, PaperAJing Song, Xin Jin, Yuan Wei, Chunmao Xiong, Tongna Shi, Yuanyuan Ma, Jianping Yang
A series of quinone-based materials was designed, among which low-dipole TMBQ achieved stable, membrane-free hydrogen production in acidic electrolytes.
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Green Chem., 2025, 27,6206-6212
DOI: 10.1039/D4GC05939E, PaperChangsheng Qin, Chenxu Li, Fang Gao, Jingfang Wang, Zhihua Zhang, Shuai Zhang, Xinyue Li, Yi Sun, Meiqian Hu, Shoucai Wang, Fanghua Ji, Guangbin Jiang
We have achieved the (deutero)methylation of N/O heterocycles through a visible-light catalyzed strategy. This reaction employs DMSO(-d6) as the methyl source and relies on the in situ generation of an active catalyst.
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Green Chem., 2025, 27,6156-6169
DOI: 10.1039/D5GC00902B, PaperDan Zhao, Hanqing Zhao, Lingwei Kong, Shulian Lei, Boyan Cui, Tingjun Fu, Zhong Li
Graphite nanodomains grow in situ controllably in CTP precursors by a green oxidation–hydrothermal strategy, forming expanded-spacing pseudo-graphitic layers around closed pores in hard carbon that boost rapid sodium storage.
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Green Chem., 2025, 27,6232-6243
DOI: 10.1039/D4GC06395C, PaperLi Zhao, Qun-Xing Liu, Hao Wu, Ji-Long Zhang, Ke-Ming Li, Yao Xiao, Feng-Shuo Guo, Yao-Bing Huang, Qiang Lu
Self-hydrogen transfer hydrogenolysis (STH) has emerged as an effective approach for lignin depolymerization to phenolics due to its high atomic and energy efficiency.
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Green Chem., 2025, 27,6077-6086
DOI: 10.1039/D5GC00857C, PaperQian Jiang, Shuguang Xu, Zuzhi Li, Xingjie Guo, Rui Zhang, Zhicheng Jiang, Bi Shi
The design of heterogeneous catalysts to enhance substrate adsorption and hydrogen spillover plays a key role in the hydrogenation of biomass-derived chemicals.
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Green Chem., 2025, 27,5920-5946
DOI: 10.1039/D5GC00370A, Critical ReviewZhe Liang, Sivasamy Sethupathy, Dang Wenqian, Hu Jinhao, Daochen Zhu
This review explores recent advances in lignin depolymerisation and its conversion into polyhydroxyalkanoates (PHA) via microbial biotransformation. It evaluates the opportunities and challenges in enhancing sustainable PHA production from lignin.
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Green Chem., 2025, 27,6056-6066
DOI: 10.1039/D5GC01073J, PaperXin-Yan Wei, Zhen-Hong He, Mei-Xia Yang, Hui Ma, Wen-Jing Shi, Kuan Wang, Hongye Zhao, Weitao Wang, Huan Wang, Zhao-Tie Liu
CoCuMnFeCeOx high-entropy oxides exhibit exceptional performance in the photothermal catalytic reduction of CO2 to CO.
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Green Chem., 2025, 27,6067-6076
DOI: 10.1039/D5GC00180C, PaperTao Qian, Wenping Wei, Jiayun Xu, Ping Zhang, Mengfan Li, Yihui Zhu, Xiaochuan Chen, Bang-Ce Ye
Isoflavones are natural polyphenolic secondary metabolites found in legumes and play crucial roles in human health.
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Green Chem., 2025, 27,6105-6122
DOI: 10.1039/D5GC00255A, Paper Open Access &nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Ramlithin Mavila Chathoth, Charlie Oommen, Michael Gozin, Srinivas Dharavath, Manojkumar Jujam, Deepan Chowdhury, Jagadish Das
To mitigate the harmful environmental impact of chlorinated combustion products arising from traditional rocket propellants and replace highly hazardous hydrazine-based propellants, biomass-derived sustainable rocket propellants are developed.
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Green Chem., 2025, 27,6027-6038
DOI: 10.1039/D5GC00648A, PaperKuan Wan, Xue Jiang, Xin-Peng Li, Zhe Cao, Zhen-Hong He, Weitao Wang, Huan Wang, Xiaojuan Lai, Zhao-Tie Liu
A copper foil-based catalyst with abundant interfaces was constructed through electrodeposition to achieve Sb and F dual doping on the copper surface, enabling efficient CH4 production through pulsed CO2 electrolysis.
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Claudio Della Volpe

Ho più volte affermato e continuerò a ripeterlo che la transizione energetica necessaria per affrontare uno dei nostri problemi principali (ne abbiamo almeno 9, come si sa) non può limitarsi ad aumentare le nostre apparecchiature di conversione rinnovabile (FV ed eolico ed altre simili) ma deve considerare la variabilità sistemica di tali fonti con due strategie chiave; una di lungo periodo che consiste nella costruzione di una grande rete elettrica mondiale di scambio, che consenta alla Terra di essere alimentata da un continente all’altro come immaginato già nel 1938 da Buckminster Fuller e sul breve periodo, nell’attesa di tale rete, tramite lo sviluppo di una serie di accumuli energetici che consentano di far fronte alla variabilità giornaliera e stagionale delle rinnovabili.

Il primo obiettivo ha molti aspetti politici e dunque non può essere al momento realizzato non per limiti tecnici, ma per limiti politici; sarà risolto (ne sono convinto pienamente) con la affermazione di una società umana UNITA, ragionevolmente a carattere socialista (non vedo alternative ragionevoli); il secondo invece ha notevoli limiti tecnici in quanto non abbiamo ancora messo a punto una filiera produttiva adeguata.

Tuttavia su questo tema la ricerca è attiva e produce passi avanti.

Oggi vi parlo di un aspetto di questa ricerca: le batterie di Carnot.

Si tratta di un concetto per certi aspetti innovativo, per altri invece ben conosciuto e sul quale sono in corso vari grandi progetti.

In particolare è stato pubblicato un report nel 2023 ad opera della IEA, intitolato Task 36 – Final Report che potete trovare qui.

Al lavoro hanno partecipato ricercatori di molti paesi; in particolare il gruppo che ha definito cosa sia una batteria di Carnot era diretto dall’italiano Salvatore Vasta, CNR ITAE di Messina.

Vediamo cosa scrive questo sottogruppo:

Questa definizione può essere apprezzata meglio tramite questo grafico:

La definizione di batteria di Carnot è stata coniata nel 2018 , ma in realtà l’idea base è nata molto prima addirittura nel 1833 da John Ericsson, riscoperta  un secolo dopo e brevettata da Laguerre (1936).

L’idea base è semplice, accumulare calore come risultato della produzione di energia elettrica da rinnovabili (trasformazione che come sapete ha una efficienza praticamente del 100% e poi dopo ore, settimane o nel caso migliore mesi recuperare quel calore come sorgente calda di una macchina termica con uno dei cicli tradizionali delegati a questo scopo (Brayton il ciclo ottimale per le turbine oppure Rankine, un ciclo classico che usa acqua come fluido).

Due parole sui metodi: in cosa accumulare calore?

In un fluido ad alta capacità termica, tipicamente acqua, o in un liquido a più alta temperatura, per esempio una miscela di sali fusi, oppure in un fluido che vada soggetto ad una trasformazione di fase, ed infine un processo termochimico che immagazzini l’energia nella forma chimica scelta; esistono ovviamente anche altre possibilità, ma queste sono le principali. Il metodo di trasformazione dell’energia elettrica in calore può avere perfino una efficienza più alta del 100% se si usa una pompa di calore alimentata dalla sorgente rinnovabile per pompare calore in un deposito opportuno a partire da una sorgente di stoccaggio naturale se disponibile (una termale ad esempio), oppure ci si può accontentare di un metodo come la resistenza elettrica che comunque arriva quasi al 100%.

La stima delle caratteristiche di questi sistemi deve rispondere ovviamente a due requisiti: alta densità energetica per unità di volume per abbassare il volume di accumulo necessario e possibilità di isolare il serbatoio riducendone le inevitabili perdite.

Lo scopo è sempre quello complessivo di massimizzare la cosiddetta efficienza di ciclo, roundtrip efficiency in inglese, e ancora la cosiddetta efficienza di seconda legge, che non esprime solo il rapporto fra le energie accumulate e fornite, ma tiene anche conto della qualità dell’energia.

Per fare questo si introduce il concetto di exergia, ossia una cosa introdotta per bypassare l’introduzione della sempre misteriosa entropia:

In termodinamica l’exergia di un sistema è la massima frazione di energia di prima specie (meccanica, elettrica, potenziale, cinetica, elettromagnetica, chimica) che può essere convertita in lavoro meccanico mediante macchina reversibile.

Terminerei questo post con due considerazioni; la prima è quella di come si stima l’efficienza REALE di una macchina termica e la seconda un caso concreto di batteria di Carnot.

Come noto il ciclo di Carnot (costituito da due isoterme e due adiabatiche) è il ciclo termodinamico che assicura il maggiore rendimento possibile in sede ideale tra le due temperature estreme del ciclo. Il rendimento sarà:

Nel 1873 Reitlinger dimostrò che tutte le macchine operanti nel medesimo intervallo di temperature e funzionanti con cicli costituiti da due isoterme e da altre due trasformazioni omologhe rigenerative sono in grado di realizzare il medesimo rendimento del ciclo di Carnot.
Assumendo quindi un ciclo con due trasformazioni isoterme alla massima e alla minima temperatura realizzando le altre due trasformazioni mediante isocore, politropiche o isobare rigenerative si otterrà il rendimento massimo ideale.
Se si operano due isobare si avrà il ciclo di Ericsson (1853), con due isocore il ciclo di Stirling (1816), con due politropiche il ciclo di Reitlinger (1873).

Ora si tenga presente prima di proseguire che il rendimento ideale è solo il massimo ottenibile in modalità “reversibile”, che è una modalità in cui il tempo non conta nulla, è infinito, si parla di energia MA non di potenza, una macchina che lavorasse reversibilmente fornirebbe energia in modo estremamente efficiente ma a potenza nulla!!

E cosa ce ne faremmo?

Una macchina per fornire potenza e non solo energia DEVE dissipare calore.

Le cose reali sono distanti dalla reversibilità e le macchine termiche reali forniscono potenza finita. Esiste una branca che però i chimici non insegnano, (a volte lo fanno sia pur raramente gli ingegneri) che è denominata “termodinamica a tempo finito”, in cui il tempo viene introdotto e la dissipazione accettata; se si lavora con coefficienti lineari di trasmissione del calore e si cerca la massima potenza si arriva ad un principio molto elegante, il principio di Curzon e Ahlborn; l’efficienza massima reale di una macchina termica è

Dunque questo è un caso perfetto per usare il concetto di termodinamica a tempo finito e conseguentemente la stima di Courzon e Ahlborn.

Qui sotto invece lo schema usato da uno dei tentativi di usare una batteria di Carnot efficace usando come accumulo una miscela di sali.

HITEC® è un sale per il trasferimento di calore registrato da Coastal Chemical che fornisce un mezzo di trasferimento di calore economico ed efficiente tra il vapore e il riscaldamento diretto. HITEC® appena preparato è un solido granulare bianco; una volta fuso, è di colore giallo pallido. HITEC® è una miscela eutettica di sali inorganici solubili in acqua di nitrato di potassio, nitrito di sodio e nitrato di sodio. È un mezzo di trasferimento del calore per il riscaldamento e il raffreddamento tra 300-1100°F (149-593°C), utilizzato nelle operazioni di processo, come il mantenimento della temperatura del reattore, la distillazione ad alta temperatura, il preriscaldamento del reagente e lo stampaggio rotazionale.

Quali sono le performances attese?

Carica. Il sale liquido stoccato nel serbatoio freddo a circa 250°C (482°F) viene pompato attraverso un riscaldatore elettrico che lo riscalda a 427°C (800°F) per essere stoccato nel serbatoio caldo. A questa temperatura, l’acciaio al carbonio a basso costo è adatto per i recipienti e le tubazioni.

Stoccaggio. Il sale è conservato in serbatoi di stoccaggio isolati, con perdite di calore tipicamente inferiori a 1°C al giorno. Questo tipo di serbatoio è stato utilizzato per decenni dall’industria dell’energia solare a concentrazione (CSP) negli Stati Uniti, in Spagna e in Nord Africa.

L’LSCC (Liquid Salt Combined Cycle) utilizza in genere un sale eutettico a basso punto di congelamento (142°C/288°F), come il sale Hitec®, per fornire mesi di standby senza il rischio di congelamento nei serbatoi. In questo modo si riduce anche la necessità di utilizzare il tracciamento del calore su tubazioni e valvole.

Dal punto di vista pratico un tale tipo di impianto assicura decine di MW per una intera giornata, dunque siamo in un intervallo al confine fra accumuli di lungo e breve termine ma tutto con tecnologie già esistenti e con efficienze di roundtrip che vanno dal 60 al 100%.

Insomma le batterie di Carnot sono un metodo di accumulo da considerare con grande attenzione.

Liquid Salt Combined Cycle

Da consultare:

1. Marguerre, F. Thermodynamic Energy Storage. U.S. Patent US2065974A, 29 December 1936.

Green Chem., 2025, 27,6002-6015
DOI: 10.1039/D4GC06369D, Paper Open Access &nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Daniele Motta, Alessandro Damin, Hamideh Darjazi, Stefano Nejrotti, Federica Piccirilli, Giovanni Birarda, Claudia Barolo, Claudio Gerbaldi, Giuseppe Antonio Elia, Matteo Bonomo
The NaCl–glycerol deep eutectic solvent can operate stably at high voltage, showing remarkable results for such a sustainable electrolyte.
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Green Chem., 2025, 27,6039-6055
DOI: 10.1039/D4GC06164K, PaperMathias van der Veer, Nick Daems, Pegie Cool, Tom Breugelmans
A bimetallic CuAg alloy with 1% Ag, offers a promising method to convert captured CO2 to valuable chemicals, such as ethylene and ethanol.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry

Green Chem., 2025, 27,5992-6001
DOI: 10.1039/D5GC00535C, Paper Open Access &nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Antonella Ilenia Alfano, Panagiota M. Kalligosfyri, Valerio Baia, Margherita Brindisi, Stefano Cinti
Green sustainable synthesis minimizes environmental impact by reducing waste, energy use, and hazardous materials, thus promoting safer and efficient methods aligned with ecological principles.
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Green Chem., 2025, 27,5982-5991
DOI: 10.1039/D5GC00248F, PaperYu Zhou, Jiaxing Zhang, Bowen Shen, Wenyan Ba, Shengping You, Mengfan Wang, Rongxin Su, Wei Qi
A simple ethylene glycol catalytic system was developed for efficient PET degradation with a 99.63% conversion rate at mild conditions. The process remains effective at a 100 L scale, offering a sustainable solution for textile waste recycling.
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Green Chem., 2025, 27,5947-5981
DOI: 10.1039/D5GC00924C, Tutorial Review Open Access &nbsp This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Anastasiia M. Afanasenko, Noemi Deak, Jacquin October, Roberto Sole, Katalin Barta
Green amine synthesis is assessed using the CHEM21 green metrics toolkit, offering a step-by-step guide for sustainability evaluation and promoting environmentally conscious transformations.
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Green Chem., 2025, Advance Article
DOI: 10.1039/D5GC00446B, PaperFlorian Häfliger, Quentin Bievelot, Michael Peter Huber
In this work, bio-based amines from lignin-derived vanillin and guaiacol were synthesized and used as hardener and accelerator in epoxy thermosets, showing improved performance over petrol-based benchmarks.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
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