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Grazie a materiali innovativi nascono i catalizzatori che trasformano l’anidride carbonica in risorsa

(come riportato da Sara Moraca sul Corriere della Sera)

Catalizzatori di nuova generazione trasformeranno l’anidride carbonica in una risorsa da poter utilizzare, mimando i processi già messi in atto dalle piante

La fotosintesi

È la fotosintesi il primo elemento che ci suggerisce che l’anidride carbonica va considerata una risorsa e non solo vista come un gas serra che contribuisce al riscaldamento globale: grazie a questo processo, infatti, le piante catturano la CO2, la combinano con l’acqua e grazie all’azione della luce la trasformano in carboidrati, che sono dei combustibili per il nostro metabolismo.

Sempre più anidride carbonica in atmosfera

Nell’ultimo milione di anni la concentrazione di questo gas nell’aria è rimasta costante, ma dall’inizio del Novecento ha continuato ad accumularsi nell’atmosfera, ponendo il problema di doverlo catturare ed eventualmente riutilizzare in processi innovativi.

A partire dagli anni Sessanta del secolo scorso, gli scienziati si sono posti il problema di replicare artificialmente questo processo, grazie a una nuova generazione di catalizzatori, a fronte dell’aumento dei gas serra nell’atmosfera, avvenuto a seguito della rivoluzione industriale.

Scissione dell’acqua

Le tecnologie che si sono succedute su scala temporale avevano però rese troppo basse per poter essere avviate alla produzione su scala industriale. “Un aspetto fondamentale del problema è la separazione dell’acqua nelle sue componenti, idrogeno e ossigeno.

Nel 1972 un team giapponese riuscì nell’intento sfruttando il biossido di titanio e ricorrendo all’energia solare come fonte energetica. Questo esperimento ha dimostrato la fattibilità del processo, e da allora si sono registrati molti progressi ma l’efficienza resta ancora molto bassa”, commenta Gianfranco Pacchioni, professore ordinario di chimica inorganica al Dipartimento di scienza dei materiali dell’Università di Milano-Bicocca.

Sfruttare l’energia solare

Nella ricerca dei processi che hanno come obiettivo la separazione di acqua in idrogeno e ossigeno, oppure la trasformazione diretta dell’anidride carbonica in carboidrati, servono dei materiali che abbiano principalmente due funzioni: saper catturare la luce solare che fornisce l’energia necessaria e funzionare poi da catalizzatori, materiali in grado di trasformare sostanze chimiche in altre con ridotto costo energetico.

A questa nuova generazione di materiali, in particolare costituita da ossidi semiconduttori, vengono aggiunte delle sostanze che ne modificano le proprietà, migliorandole. In alternativa, vengono nano strutturati, riducendone le dimensioni, per aumentarne l’efficacia. “Quello che si pensa sarà la prospettiva dei prossimi anni è lo sfruttamento indiretto dell’energia solare per la scissione dell’acqua per via elettrochimica, utilizzando le fonti rinnovabili.

Nei prossimi anni questo sistema ha le potenzialità per diventare competitivo, anche su base economica. Questo dipende fortemente dal prezzo del petrolio, ma con i prezzi attuali possiamo pensare a un orizzonte temporale massimo di 5 anni”, continua.

Nuovi combustibili

Una volta prodotto l’idrogeno in questo modo, sarà possibile combinarlo con l’anidride carbonica per produrre composti chimici che fungano da combustibili. Dato che l’energia necessaria viene dal sole, si parla di combustibili solari, senza emissione netta di CO2 in atmosfera. “Perché il processo sia davvero sostenibile – spiega Pacchioni- questi catalizzatori devono anche utilizzare materiali abbondanti in natura e riutilizzabili, non rari. E questo uno dei compiti centrali della scienza dei materiali”.