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I materiali potrebbero catturare la CO2 e renderla utile
Sebbene sono stati compiuti progressi nella limitazione delle emissioni di carbonio in alcuni paesi, in particolare in Europa e Nord America, è chiaro che trovare modi per catturare l'anidride carbonica dalle ciminiere, o dall'atmosfera, sta diventando sempre più imperativo. I sistemi disponibili aumentano notevolmente il costo dell'elettricità proveniente dagli impianti dotati della tecnologia. E cosa fare con tutta quell'anidride carbonica dopo che è stata separata rimane problematico.
La struttura intricata e altamente porosa delle strutture organiche covalenti le rende particolarmente adatte per catturare l'anidride carbonica.
Ora un team di scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università della California, a Berkeley, lo ha fatto escogitato un metodo che utilizza strutture molecolari superporose note come quadri organici covalenti , con catalizzatori per convertire l'anidride carbonica in monossido di carbonio, che possono essere utilizzati nella produzione di una vasta gamma di materiali tra cui combustibili, plastica e persino prodotti farmaceutici.
I nuovi materiali, afferma Chris Chang, un chimico della divisione di scienze chimiche del Berkeley Lab e uno dei co-leader del team di ricerca, si basano su una struttura altamente stabile e porosa che è decorata con tutti questi catalizzatori. Sebbene sia una ricerca in fase iniziale e non sia neanche lontanamente pronta per salire ai livelli delle centrali elettriche, è un passo importante verso la ricerca di modi pratici per assorbire e utilizzare l'anidride carbonica sia nei flussi di rifiuti che nell'aria.
L'incorporamento delle strutture con catalizzatori chimici consente loro di convertire l'anidride carbonica in monossido di carbonio, che può essere utilizzato come materiale di partenza per sostanze chimiche utili.
Sviluppato per la prima volta a metà degli anni 2000 da Omar Yaghi , ora professore di chimica all'UC Berkeley e condirettore del Istituto di nanoscienze energetiche Kavli , le strutture organiche covalenti sono cristalli intricati e altamente porosi che hanno una gamma di potenziali applicazioni nello stoccaggio di gas, nella fotonica e in vari processi chimici. Sono particolarmente preziosi come materiali per la cattura del carbonio perché funzionano in presenza di acqua, il che significa che è possibile eliminare i solventi organici tossici utilizzati in altre forme di cattura del carbonio; non stai più risolvendo un problema e creandone un altro, come dice Yaghi.
Catturare il carbonio è metà della soluzione; trasformarlo in materiali utilizzabili è la seconda metà. La sfida è sempre stata: potresti convertirlo in un materiale di partenza che può essere utilizzato come materia prima per sostanze chimiche utili? dice Yaghi. Questo lavoro è il primo passo verso questa sfida.
Il lavoro sulla cattura del carbonio dai flussi di rifiuti delle centrali elettriche si è bloccato negli ultimi anni (vedi Cosa non può fare la cattura del carbonio). Gli approcci attuali sono incentrati sulla cattura postcombustione, generalmente utilizzando solventi a base di ammina; metodi di precombustione, come la gassificazione del carbone prima della sua combustione; e l'ossicombustione, che brucia carbone in ossigeno puro anziché in aria. Tutti sono efficaci, ma sono costosi e inefficienti. E nessuno funzionerà per rimuovere il carbonio dall'atmosfera (vedi L'aspirazione di CO2 dall'atmosfera può funzionare davvero?).
Il lavoro su nuove tecniche, come la ricerca di Yaghi e Chang e del loro team, potrebbe aprire nuove strade per rendere più fattibile la cattura del carbonio. Una limitazione è che la catalisi richiede energia: quindi, il sistema per catturare e convertire l'anidride carbonica consumerebbe esso stesso elettricità. Chang afferma che un obiettivo è collegare i dispositivi per la cattura e la conversione del carbonio con i pannelli solari.
Catturare il carbonio in modo selettivo è una sfida scoraggiante, afferma Yaghi. E convertirlo in un materiale utile si aggiunge a questo. Cinque anni fa non avremmo potuto dire di potercela fare. Ora non direi che abbiamo risolto, ma ora siamo in grado di dire che questo è fattibile.