La maggior parte dei metodi per combattere i cambiamenti climatici riguarda la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra: inventare centrali elettriche più pulite, progettare auto più ecologiche. Poi, c'è il campo di ricercatori che si concentrano sul prelievo di gas dall'atmosfera una volta che sono già stati rilasciati.
La cosiddetta "cattura del biossido di carbonio" è stata controversa, spesso liquidata come impraticabile o inadeguata. Tuttavia, poiché gli sforzi globali per ridurre le emissioni si sono rivelati difficili e talvolta deludenti, l'approccio sembra sempre più allettante.
Una nuova invenzione, dagli scienziati dell'Università della California, Berkeley, offre una nuova interpretazione della cattura del carbonio. I ricercatori hanno creato un nanomateriale che distrugge l'anidride carbonica suddividendola in ossigeno e monossido di carbonio.
Gli scienziati hanno cercato a lungo di eliminare l'anidride carbonica scindendo la sua molecola. Questi tentativi di scissione possono essere ad alta intensità energetica, il che vanifica lo scopo ambientale. Quindi i ricercatori hanno usato vari catalizzatori per accelerare la reazione, riducendo la quantità di elettricità necessaria per dividere le molecole. Molti scienziati si sono concentrati sulle porfirine, molecole organiche a forma di anello, per far accadere queste reazioni. Sebbene le porfirine possano avere vari atomi al loro centro, quelle utilizzate a questo scopo sono porfirine di cobalto, che sono particolarmente cataliticamente attive. Quando queste porfirine vengono aggiunte a una soluzione con due elettrodi, un elettrolita e un po 'di anidride carbonica disciolta, le porfirine vengono attratte dall'elettrolita. Questo fa sì che gli elettroni si spostino verso l'anidride carbonica, dividendola in monossido di carbonio e ossigeno. Ma questo approccio non è stato perfetto. Le porfirine si aggregano e perdono efficacia nel tempo, e le soluzioni utilizzate per far sì che il processo avvenga sono esse stesse discutibili dal punto di vista ambientale.
I ricercatori di Berkeley sembrano aver trovato un nuovo modo di affrontarlo creando un nanomateriale poroso che collega le porfirine in una sostanza simile a una maglia. Questo è chiamato un quadro organico covalente (COF). L'anidride carbonica percola attraverso il COF, dividendosi in monossido di carbonio e ossigeno con pochissima energia aggiunta. Funziona circa 60 volte in modo più efficiente rispetto alla scissione dell'anidride carbonica mediante porfirine fluttuanti. La ricerca è stata riportata sulla rivista Science .
Un'immagine ingrandita del COF (Scienza) Quindi cosa si può fare con l'ossigeno e il monossido di carbonio creati dal processo?
"Il monossido di carbonio è importante perché è una delle materie prime dell'industria chimica, che produce carburanti a base di monossido di carbonio", afferma Christian Diercks, uno dei principali ricercatori dello studio. "L'idea è fondamentalmente di utilizzare l'anidride carbonica, che è uno spreco, e trasformarlo in carburante."
In futuro, le fabbriche potrebbero utilizzare fogli di questi nanomateriali attorno alle aree che producono anidride carbonica, come i fumaioli, trasformandolo direttamente in monossido di carbonio per il carburante. Ma questa è una lunga strada lungo la strada.
"Se vuoi davvero ottenere qualcosa come la riduzione dell'anidride carbonica su larga scala, penso che tu abbia sempre bisogno di incentivi governativi", afferma Diercks, "perché all'industria ci vogliono sempre molto tempo per raccogliere nuove idee come questa".
Finora, il laboratorio ha prodotto il materiale solo in piccole quantità, 30 milligrammi alla volta. Ci vogliono più giorni per produrre, quindi il processo dovrà diventare più efficiente per essere implementato a livello industriale. Il prossimo passo dei ricercatori è quello di esaminare i modi per trasformare in modo più efficiente il monossido di carbonio in carburante.
