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Un modo meno dispendioso in termini di risorse per produrre etanolo
Oggi, quasi tutto il carburante a base di etanolo è prodotto da mais o canna da zucchero, che richiede vasti tratti di terra ed enormi quantità di acqua e fertilizzanti. I ricercatori della Stanford University hanno ora sviluppato un processo elettrochimico che potrebbe essere molto più economico e migliore per l'ambiente.
Il lavoro è ancora sperimentale, ma è significativo perché il gruppo è stato in grado di sintetizzare etanolo e altri prodotti desiderati con così poco input energetico. I livelli di attività per la CO riportati qui sono senza precedenti e rappresentano un grande passo avanti verso la realizzazione di un sistema pratico per convertire la CO in etanolo, afferma Clifford Kubiak , professore di chimica e biochimica presso l'Università della California, San Diego.
Gli scienziati hanno creato un catalizzatore a base di rame molto efficace nella produzione di etanolo e altri composti di carbonio da monossido di carbonio e acqua in una semplice reazione chimica. Dicono che il processo, descritto in un articolo pubblicato su Natura mercoledì, potrebbe essere alimentato da fonti rinnovabili di energia elettrica, come solare ed eolica, e sarebbe un'alternativa alla tradizionale produzione di biocarburanti.
La produzione di etanolo normalmente richiede un'elevata intensità energetica, poiché comporta la raccolta e il trattamento della biomassa e la successiva fermentazione dello zucchero presente nella materia vegetale. Il documento di Stanford mostra che è possibile produrre etanolo direttamente dall'acqua e dai gas di scarico utilizzando una corrente elettrica.
Ottieni lo stesso carburante, anche se in linea di principio potrebbe essere molto più efficiente perché non fai affidamento sulla biomassa, afferma Matteo Kanan , professore associato di chimica a Stanford e coautore del documento.
I ricercatori prevedono un processo in due fasi in cui l'anidride carbonica viene prima convertita in monossido di carbonio utilizzando processi esistenti o quelli più efficienti dal punto di vista energetico attualmente in fase di sviluppo. Quindi il monossido di carbonio verrebbe convertito in etanolo o altri composti a base di carbonio per via elettrochimica.
I metodi esistenti per trasformare il monossido di carbonio in combustibile sono complicati e richiedono reattori molto grandi e pressioni elevate. Un elettrolizzatore, che utilizza una corrente elettrica per guidare una reazione chimica, potrebbe rendere il sistema richiesto molto più piccolo, afferma Joel Rosenthal , un assistente professore presso l'Università del Delaware. Ciò potrebbe consentire la miniaturizzazione e la distribuzione della produzione di etanolo.
Si potrebbe immaginare, ad esempio, che un pannello solare sul tetto produca combustibile liquido immagazzinato in un serbatoio delle dimensioni di uno scaldabagno. Il grande valore dei combustibili chimici in generale, e dei combustibili liquidi in particolare, è che hanno una densità di energia molto, molto più alta rispetto alle tipiche tecnologie delle batterie, quindi puoi immagazzinare molta più energia in una minore quantità di spazio, afferma Rosenthal.
Ib Chorkendorff , il direttore del centro di ricerca Catalysis for Sustainable Energy presso l'Università tecnica della Danimarca, descrive il lavoro come un passo importante verso l'obiettivo di trovare un percorso efficiente per immagazzinare l'elettricità come energia chimica.
La chiave del nuovo catalizzatore è preparare il rame in un modo nuovo che ne modifica la struttura molecolare. Fino ad ora, i catalizzatori di rame producevano un'ampia gamma di composti a base di carbonio, piuttosto che un prodotto desiderato, e richiedevano molta energia.
Il gruppo di Stanford inizia con il rame metallico e, riscaldandolo in aria, fa crescere uno strato di ossido di rame sulla parte superiore. Quindi quello strato superficiale viene riconvertito chimicamente in rame metallico. Nel processo, il rame assume una superficie molto diversa con un'area più attiva per agire da catalizzatore.
Ci vorranno anni per sapere se un dispositivo basato su questa chimica sarebbe commercialmente fattibile. Ma se perfezionato, potrebbe fornire un incentivo economico per rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera.