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Se convertite CO2 in gas di sintesi, ottenete una preziosa materia prima per l'industria chimica. I ricercatori della TU Wien mostrano come funziona anche a temperatura e pressione ambiente.
Chiunque pensi alla CO2 probabilmente penserà rapidamente a termini come dannoso per il clima o prodotto di scarto. Mentre la CO2 esisteva da molto tempo - un puro prodotto di scarto - si stanno sviluppando sempre più processi con i quali il gas serra può essere convertito in preziose materie prime. La chimica parla poi di "prodotti chimici a valore aggiunto". Un nuovo materiale che lo rende possibile è stato sviluppato presso l'Università di tecnologia di Vienna e recentemente presentato sulla rivista Communications Chemistry.
Il gruppo di ricerca di Dominik Eder ha sviluppato un nuovo materiale che facilita la conversione della CO2. Questi sono MOCHA - questi sono composti calcogenolati organometallici che fungono da catalizzatori. Il risultato della conversione elettrochimica è il gas di sintesi, o syngas in breve, che è un'importante materia prima per l'industria chimica.
La CO2 diventa gas di sintesi
Il syngas è una miscela di monossido di carbonio (CO), idrogeno (H2) e altri gas ed è utilizzato come materia prima per altre sostanze. Uno dei campi di applicazione più importanti è la produzione di fertilizzanti, in cui l'ammoniaca viene prodotta dal gas di sintesi. Tuttavia, può essere utilizzato anche per la produzione di carburanti come il gasolio o per la produzione di metanolo, utilizzato nelle celle a combustibile. Poiché l'estrazione di CO2 dall'atmosfera richiede molta energia, ha senso estrarre CO2 dagli impianti industriali. Da lì può quindi servire come materiale di partenza per vari prodotti chimici.
Tuttavia, i metodi precedenti richiedono temperature e pressioni elevate nonché catalizzatori costosi. I ricercatori viennesi hanno quindi cercato catalizzatori con i quali il syngas può essere prodotto anche a basse temperature ea pressione ambiente. "I MOCHA funzionano in modo diverso rispetto ai catalizzatori utilizzati fino ad oggi: invece del calore, viene fornita elettricità per attivare il catalizzatore e avviare la conversione della CO2 in gas di sintesi", spiega il Junior Group Leader Dogukan Apaydin, responsabile dei metodi di conversione della CO2 nel ricerche del gruppo di ricerca.
MOCHA come risolutori di problemi
I MOCHA costituiscono una classe di materiali che sono stati sviluppati quasi 20 anni fa, ma che non hanno ancora trovato alcuna applicazione. I materiali ibridi organico-inorganici hanno quindi guadagnato popolarità solo negli ultimi anni. I ricercatori della TU hanno riconosciuto il potenziale dei MOCHA come catalizzatori e hanno condotto esperimenti con essi per la prima volta. Tuttavia, hanno dovuto affrontare una serie di problemi: i precedenti metodi di sintesi producevano solo piccole quantità di prodotto e richiedevano molto tempo. "Utilizzando il nostro metodo di sintesi, siamo stati in grado di aumentare significativamente la quantità di prodotto e ridurre la durata da 72 a cinque ore", spiega Apaydin il nuovo processo di produzione per MOCHA.
I primi test hanno dimostrato che le prestazioni catalitiche dei MOCHA nella produzione di gas di sintesi da CO2 sono paragonabili a quelle dei catalizzatori precedentemente stabiliti. Inoltre, richiedono molta meno energia poiché l'intera reazione può essere condotta a temperatura ambiente. Inoltre, i MOCHA si sono dimostrati estremamente stabili. Possono essere utilizzati in diversi solventi, a diverse temperature o in diverse condizioni di pH e mantengono la loro forma anche dopo la catalisi.
Tuttavia, ci sono alcuni parametri che il team di Dogukan Apaydin e la studentessa di dottorato Hannah Rabl stanno ancora studiando. L'uso ripetuto degli stessi elettrodi per fornire energia sotto forma di corrente mostra un leggero calo delle prestazioni. Il modo in cui la connessione tra MOCHA ed elettrodi può essere ulteriormente migliorata per prevenire questo calo delle prestazioni è ora oggetto di ricerca in esperimenti a lungo termine. "Siamo ancora in una fase iniziale dell'applicazione", sottolinea Dogukan Apaydin. “Mi piace fare un paragone con i sistemi solari, che 30 anni fa erano molto più complessi e costosi da produrre di quanto lo siano oggi. Con la giusta infrastruttura e volontà politica, tuttavia, i MOCHA potranno essere ampiamente utilizzati anche in futuro nella conversione di CO2 in gas di sintesi e dare così il loro contributo alla protezione del clima", ne è certo Apaydin.
