Catalizzatore che rimuove la CO2 e produce idrocarburi

L'acqua viene suddivisa in idrogeno e ossigeno per elettrolisi, ma se si aggiunge anche CO₂ alla miscela, si possono generare composti per produrre tessuti, pannolini e persino spiriti. Scienziati americani, guidati da uno spagnolo, hanno sviluppato un catalizzatore che accelera questa reazione, rimuovendo allo stesso tempo un gas serra.

Un team di ricercatori canadesi e statunitensi ha sviluppato un catalizzatore che converte rapidamente ed efficacemente l'anidride carbonica in semplici sostanze chimiche. In questo modo, trasformano i gas serra più importanti in prodotti utili per l'industria.

«La tecnologia degli elettrolizzatori d'acqua è ben nota: trasformano l'acqua e l'elettricità in idrogeno e ossigeno, ma nel nostro caso, aggiungiamo CO₂ al miscuglio e, invece di produrre idrogeno, possiamo generare vari idrocarburi, come l'etilene, che è il composto organico più utilizzato al mondo», ha detto al SINC il ricercatore F. Pelayo García de Arquer, dell'Università di Toronto (Canada). «In questa maniera possiamo ottenere materie prime per la fabbricazione di prodotti come materiali da costruzione, tessuti, vernici, componenti per dispositivi elettronici, pannolini o persino alcolici.»

La chiave del nuovo dispositivo è un rivestimento polimerico, che facilita il trasporto di CO₂ attraverso la superficie del metallo o dell'elettrodo del catalizzatore. L'anidride carbonica, in generale, ha difficoltà a penetrare soluzioni acquose e a raggiungere l'intera superficie di questo materiale; quindi quando il flusso di elettroni (corrente elettrica) viene aumentato per eseguire la reazione, non c'è abbastanza CO₂ da trasformare.

Gli autori, che hanno pubblicato il loro studio sulla rivista Science, (1) dimostrano che questa limitazione può essere superata.

Il dottor F. Pelayo García de Arquer spiega: «abbiamo scoperto che una certa configurazione di ionomeri (polimeri che conducono ioni e acqua al catalizzatore) ci consente di aumentare notevolmente la facilità con la quale la CO₂ viene distribuita lungo la superficie catalitica, permettendoci così di raggiungere una maggiore produttività. Circa due anni fa, i sistemi di elettrolisi della CO₂ erano limitati a uscite elettriche o correnti di decine di milliampere per centimetro quadrato, il che significava che solo poche molecole di questo gas potevano essere trasformate in qualcosa di utile. Ora, la nostra scoperta consente per funzionare a correnti cento volte più alte, più di un ampere per centimetro quadrato. In questo modo, molte più molecole di CO₂ possono essere trasformate, raggiungendo attività impensabili qualche anno fa.»

Un altro vantaggio che il dottor García de Arquer evidenzia è che la fonte di elettricità necessaria per il processo «può essere perfettamente rinnovabile, come l'energia solare, eolica o idraulica, quindi è un modo di costruire allo stesso modo idrocarburi rinnovabili.»

I ricercatori stanno ora lavorando per aumentare ulteriormente l'efficienza del sistema e la sua stabilità, che, sebbene ora a circa decine di ore, è ancora lontana dalle migliaia di ore di funzionamento degli elettrolizzatori ad acqua.

Riferimenti:

(1) CO2 electrolysis to multicarbon products at activities greater than 1 A cm^-2

Descrizione foto: ingegneri dell'Università di Toronto che utilizzano il nuovo dispositivo catalitico. Catalizzatore con rivestimento ionomerico sviluppato dai ricercatori. - Credit: Daria Perevezentsev / U of T Engineering.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: The catalyst that removes CO₂ and produces hydrocarbons