Roma – I ricercatori hanno sviluppato un metodo a basso costo ed efficiente dal punto di vista energetico per produrre materiali in grado di catturare l’anidride carbonica direttamente dall’aria.
I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno utilizzato un metodo simile alla ricarica di una batteria per caricare invece il carbone attivo, che viene spesso utilizzato nei filtri dell’acqua domestici.
Caricando la “spugna” di carbone con ioni che formano legami reversibili con la CO2, i ricercatori hanno scoperto che il materiale caricato poteva catturare con successo la CO2 direttamente dall’aria.
La spugna di carbone carica è anche potenzialmente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto agli attuali approcci di cattura del carbonio, poiché richiede temperature molto più basse per rimuovere la CO2 catturata in modo che possa essere immagazzinata. I risultati sono riportati sulla rivista Nature .
“Catturare le emissioni di carbonio dall’atmosfera è l’ultima risorsa, ma data la portata dell’emergenza climatica, è qualcosa su cui dobbiamo indagare”, ha affermato il dottor Alexander Forse del Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied, che ha guidato la ricerca. “La prima e più urgente cosa che dobbiamo fare è ridurre le emissioni di carbonio in tutto il mondo, ma si ritiene che anche la rimozione dei gas serra sia necessaria per raggiungere emissioni nette pari a zero e limitare gli effetti peggiori del cambiamento climatico. Realisticamente, dobbiamo fare tutto il possibile”.
La cattura diretta dell’aria, che utilizza materiali spugnosi per rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera, è un potenziale approccio per la cattura del carbonio, ma gli approcci attuali sono costosi, richiedono alte temperature e l’uso di gas naturale e mancano di stabilità.
“Sono stati fatti alcuni lavori promettenti sull’utilizzo di materiali porosi per la cattura del carbonio dall’atmosfera”, ha affermato Forse. “Volevamo vedere se il carbone attivo poteva essere un’opzione, poiché è economico, stabile e prodotto su larga scala.”
Il carbone attivo viene utilizzato in molte applicazioni di purificazione, come i filtri dell’acqua, ma normalmente non è in grado di catturare e trattenere la CO2 dall’aria. Forse e i suoi colleghi hanno proposto che se il carbone attivo potesse essere caricato, come una batteria, potrebbe essere un materiale adatto per la cattura del carbonio.
Quando si carica una batteria, gli ioni caricati vengono inseriti in uno degli elettrodi della batteria. I ricercatori hanno ipotizzato che caricare il carbone attivo con composti chimici chiamati idrossidi lo renderebbe adatto alla cattura del carbonio, poiché gli idrossidi formano legami reversibili con la CO2.
Il team ha utilizzato un processo di ricarica simile a quello di una batteria per caricare un panno di carbone attivo poco costoso con ioni idrossido. In questo processo, il tessuto agisce essenzialmente come un elettrodo in una batteria e gli ioni idrossido si accumulano nei minuscoli pori del carbone. Al termine del processo di ricarica, il carbone viene rimosso dalla “batteria”, lavato e asciugato.
I test condotti sulla spugna di carbone carica hanno dimostrato che è in grado di catturare con successo la CO2 direttamente dall’aria, grazie al meccanismo di legame degli idrossidi.
“È un nuovo modo di produrre materiali, utilizzando un processo simile a quello di una batteria”, ha affermato Forse. “E i tassi di cattura della CO2 sono già paragonabili a quelli dei materiali tradizionali. Ma ciò che è ancora più promettente è che questo metodo potrebbe essere molto meno dispendioso in termini energetici, poiché non sono necessarie temperature elevate per raccogliere la CO2 e rigenerare la spugna di carbone”.
Per raccogliere la CO2 dal carbone in modo che possa essere purificata e immagazzinata, il materiale viene riscaldato per invertire i legami idrossido-CO2. Nella maggior parte dei materiali attualmente utilizzati per la cattura della CO2 dall’aria, i materiali devono essere riscaldati a temperature fino a 900°C, spesso utilizzando gas naturale. Tuttavia, le spugne di carbone cariche sviluppate dal team di Cambridge richiedono solo un riscaldamento fino a 90-100°C, temperature che possono essere raggiunte utilizzando elettricità rinnovabile. I materiali vengono riscaldati tramite riscaldamento resistivo, che li riscalda essenzialmente dall’interno verso l’esterno, rendendo il processo più veloce e meno dispendioso in termini energetici.
I materiali, tuttavia, presentano limitazioni su cui i ricercatori stanno ora lavorando. “Stiamo lavorando ora per aumentare la quantità di anidride carbonica che può essere catturata, e in particolare in condizioni umide dove le nostre prestazioni diminuiscono”, ha detto Forse.
I ricercatori affermano che il loro approccio potrebbe essere utile in campi che vanno oltre la cattura del carbonio, poiché i pori del carbone e gli ioni inseriti al loro interno possono essere regolati con precisione per catturare una serie di molecole.
“Questo approccio è stata un’idea folle che ci è venuta in mente durante il lockdown dovuto al Covid-19, quindi è sempre emozionante quando queste idee funzionano davvero”, ha affermato Forse. “Questo approccio apre la strada alla produzione di tutti i tipi di materiali per diverse applicazioni, in un modo semplice ed efficiente dal punto di vista energetico”.
È stato depositato un brevetto e la ricerca viene commercializzata con il supporto di Cambridge Enterprise, il braccio di commercializzazione dell’Università.(30Science.com)
