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Fare benzina dall'anidride carbonica
I chimici hanno dimostrato che è possibile utilizzare l'energia solare, abbinata al catalizzatore giusto, per convertire l'anidride carbonica in una materia prima per realizzare un'ampia gamma di prodotti, tra cui plastica e benzina.
Separatore solare: Un semiconduttore color ambra (fosfuro di gallio), insieme a contatti metallici, fa parte di un nuovo dispositivo che utilizza l'energia solare per dividere l'anidride carbonica per produrre monossido di carbonio.
I ricercatori dell'Università della California, San Diego (UCSD), hanno recentemente dimostrato che la luce assorbita e convertita in elettricità da un elettrodo di silicio può aiutare a guidare una reazione che converte l'anidride carbonica in monossido di carbonio e ossigeno. Il monossido di carbonio è un prodotto chimico prezioso ampiamente utilizzato per produrre plastica e altri prodotti, afferma Clifford Kubiak , professore di chimica alla UCSD. È anche un ingrediente chiave in un processo per produrre combustibili sintetici, tra cui syngas (una miscela in gran parte di monossido di carbonio e idrogeno), metanolo e benzina.
Il lavoro fa parte di uno sforzo crescente per trovare usi pratici per l'anidride carbonica, uno dei principali gas serra, afferma Filippo Jessop , professore di chimica alla Queen's University, in Ontario, Canada. La conversione dell'anidride carbonica in monossido di carbonio è difficile da fare, il che, secondo Jessop, rende il lavoro UCSD impressionante ed eccitante.
Almeno all'inizio, un tale processo non avrà un impatto significativo sulla riduzione dei gas serra nell'atmosfera, che richiederebbe operazioni su larga scala, afferma Kubiak. Ma qualsiasi processo chimico che puoi sviluppare che utilizzi la CO2 come materia prima, piuttosto che renderlo un prodotto finale, probabilmente vale la pena farlo. Aggiunge che se i produttori di sostanze chimiche produrranno comunque milioni di libbre di plastica, perché non farli dai gas serra invece di produrre tonnellate di gas serra nel processo?
Il sistema può anche essere parte di una soluzione a un problema continuo con l'energia solare. Affinché i pannelli solari siano utili quando il sole non splende, l'elettricità che producono deve essere immagazzinata. Un modo potenzialmente pratico per farlo è convertire l'energia elettrica in energia chimica. Un approccio popolare consiste nell'utilizzare celle solari per produrre idrogeno, che potrebbe quindi essere utilizzato nelle celle a combustibile. Ma l'idrogeno è molto più difficile da trasportare e immagazzinare rispetto ai combustibili liquidi, come la benzina, che contengono molta più energia in volume rispetto all'idrogeno. Il sistema UCSD mostra che è possibile utilizzare l'energia solare per produrre monossido di carbonio che poi, insieme all'idrogeno, può essere convertito in benzina. Attualmente, il monossido di carbonio è costituito da gas naturale e carbone. Ma l'anidride carbonica è una materia prima più attraente in parte perché è molto economica, anzi, è qualcosa che le aziende industriali pagheranno per liberarsene, dice Jessop. Ci sono pochissime sostanze chimiche più economiche di quelle gratuite e l'anidride carbonica è una di queste, dice.
Nel prototipo del dispositivo, la luce solare passa attraverso l'anidride carbonica disciolta in una soluzione prima di essere assorbita da un catodo a semiconduttore, che converte i fotoni in elettroni. Aiutati da un catalizzatore, gli elettroni reagiscono con l'anidride carbonica per formare monossido di carbonio all'elettrodo. All'anodo, un catalizzatore di platino, l'acqua viene convertita in ossigeno.
Per produrre un combustibile, il monossido di carbonio può essere combinato con l'idrogeno per creare syngas in una nota tecnologia chiamata processo Fischer-Tropsch, che è stata ampiamente utilizzata per produrre benzina dal carbone. Con il nuovo processo per la creazione di syngas, tuttavia, i combustibili fossili potrebbero essere inutili.
Il sistema, che Kubiak ha iniziato a sviluppare come un modo per produrre ossigeno per missioni con equipaggio su Marte, che ha un'atmosfera ricca di anidride carbonica, è ancora in fase di sviluppo. Nel primo prototipo, solo la metà circa dell'energia necessaria per le reazioni era fornita dal sole, mentre il resto proveniva dall'elettricità esterna. Questo perché i ricercatori hanno deciso di dimostrare il concetto utilizzando il silicio come semiconduttore. Ora stanno lavorando con un semiconduttore di fosfuro di gallio, che ha esattamente le proprietà elettroniche giuste per guidare le reazioni necessarie usando solo la luce solare.
In questa fase iniziale - Kubiak afferma che i sistemi commerciali potrebbero essere tra 10 anni - l'efficienza e l'economia di produrre combustibili in questo modo non sono noti. Kubiak afferma che è probabile che per applicazioni su larga scala, il suo gruppo dovrà utilizzare nanoparticelle rivestite di catalizzatore per aumentare l'area superficiale, accelerando le reazioni.