Dall'aria un nuovo processo per catturare e riciclare il CO2

Dall'aria sottile: un nuovo processo elettrochimico accorcia la strada per catturare e riciclare il CO₂. Gli ingegneri offrono una tecnica promettente per convertire il CO₂ (diossido di carbonio) atmosferico in prodotti di valore commerciale.

Un team di ricerca di U of T Engineering ha sviluppato un nuovo percorso elettrochimico per trasformare il CO₂ in prodotti di valore come il carburante per jet o la plastica. Catturare e riciclare il carbonio direttamente dall'aria. Una tecnologia che potrebbe migliorare significativamente l'economia.

Il dottor Edward (Ted) Sargent, (1) docente presso l'Università di Toronto e direttore del gruppo di ricerca, afferma: “oggi è tecnicamente possibile catturare il diossido di carbonio (CO₂) dall'aria e, attraverso una serie di passaggi, convertirla in prodotti commerciali. La sfida è che ci vuole un sacco di energia per farlo, il che incrementa i costi e riduce l'incentivo. La nostra strategia aumenta l'efficienza energetica globale evitando alcune delle perdite più energivore.”

Estrarre il carbonio dall'aria è una tecnologia emergente. Le aziende mirano a produrre combustibili o plastiche dal carbonio che è già nell'atmosfera, piuttosto che dai combustibili fossili. La compagnia canadese Carbon Engineering, che ha costruito un impianto pilota a Squamish, nella provincia canadese della Columbia Britannica, (2) cattura CO₂ forzando l'aria attraverso una soluzione liquida alcalina. Il CO₂ si dissolve nel liquido, formando una sostanza chiamata carbonato.

Per essere completamente riciclato, il carbonato disciolto viene normalmente trasformato in gas CO₂ e quindi in blocchi chimici che costituiscono la base di combustibili e materie plastiche. Un modo per farlo è aggiungere sostanze chimiche che convertono il carbonato in un sale solido. Questa polvere salina viene quindi riscaldata a temperature superiori ai 900°C per produrre gas CO₂ che può subire ulteriori trasformazioni. L'energia richiesta per questo riscaldamento fa aumentare il costo dei prodotti derivati.

Il metodo alternativo del team di U of T Engineering consiste nell'applicare un elettrolizzatore, un dispositivo che utilizza l'elettricità per guidare una reazione chimica. Avendo precedentemente utilizzato elettrolizzatori per produrre idrogeno dall'acqua, si sono resi conto che potevano essere utilizzati anche per convertire il carbonato disciolto direttamente in CO₂, (3) saltando del tutto la fase intermedia del riscaldamento.

La dottoressa Geonhui Lee, che insieme alla collega post dottorato Y. Chris Li è tra gli autori principali di un nuovo articolo in ACS Energy Letters (4) che descrive la tecnica, asserisce: “Abbiamo usato una membrana bipolare, un nuovo design di elettrolizzatori che è ottimo per generare protoni. Questi protoni erano esattamente ciò di cui avevamo bisogno per convertire il carbonato in CO₂.”

Il loro elettrolizzatore contiene anche un catalizzatore a base di argento che converte immediatamente la CO₂ prodotta in una miscela di gas nota come syngas. (5) La syngas è una materia prima chimica utilizzata per il ben noto processo di Fischer-Tropsch (6) e può essere facilmente trasformata in un'ampia varietà di prodotti, tra cui combustibile per aviogetti e ogettistica di plastica.

“Questo è il primo processo conosciuto che può andare dal carbonato al syngas in un unico passaggio”, afferma il professor Edward (Ted) Sargent.

Mentre molti tipi di elettrolizzatori sono stati utilizzati per convertire la CO₂ in blocchi chimici, nessuno di essi può gestire efficacemente il carbonato. Inoltre, il fatto che la CO₂ disciolta nel liquido si trasformi in carbonato così facilmente è un grosso problema per le tecnologie esistenti.

Il dottor Geonhui Lee spiega: “una volta che la CO₂ si trasforma in carbonato, diventa inaccessibile agli elettrolizzatori tradizionali. Questo è uno dei motivi per cui hanno bassi rendimenti e bassi livelli di efficienza. Il nostro sistema è unico in quanto utilizza al 100% il carbonio. Questa tecnica genera la miscela syngas come singolo prodotto in uscita, riducendo al minimo il costo della purificazione del prodotto.”

In laboratorio, il team ha dimostrato la capacità di convertire il carbonato in syngas con un'efficienza energetica complessiva del 35% e l'elettrolizzatore è rimasto stabile per oltre sei giorni di funzionamento.

Riferimenti:

(1) Edward (Ted) Sargent

(2) Blamed for Climate Change, Oil Companies Invest in Carbon Removal

(3) Low-cost catalyst from U of T Engineering boosts hydrogen production from water

(4) CO₂ Electroreduction from Carbonate Electrolyte

(5) Syngas

(6) Processo Fischer-Tropsch

Descrizione foto: la studentessa Geonhui Lee, candidato al dottorato, gestisce un elettrolizzatore in grado di trasformare il carbonato disciolto in CO2 e quindi in syngas. Il dispositivo offre un nuovo percorso più breve per convertire il carbonio atmosferico in prodotti commercialmente validi. - credit: Marit Mitchell.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Out of thin air: New electrochemical process shortens the path to capturing and recycling CO2