Un articolo recentemente pubblicato in Natura Energia basato su ricerche pionieristiche condotte presso l’Illinois Institute of Technology, rivela una promettente svolta nell’energia verde: un dispositivo elettrolizzatore in grado di convertire l’anidride carbonica in propano in un modo scalabile ed economicamente sostenibile.
Mentre gli Stati Uniti corrono verso il loro obiettivo di zero emissioni nette di gas serra entro il 2050, sono fondamentali metodi innovativi per ridurre le significative emissioni di anidride carbonica dai settori dell’energia elettrica e industriale. Mohammad Asadi, assistente professore di ingegneria chimica presso l’Illinois Tech, ha guidato questa ricerca rivoluzionaria.
“Fare produzione chimica rinnovabile è davvero importante”, afferma Asadi. “È il modo migliore per chiudere il ciclo del carbonio senza perdere le sostanze chimiche che attualmente utilizziamo quotidianamente”.
Ciò che distingue l’elettrolizzatore di Asadi è il suo esclusivo sistema catalitico. Utilizza materiali poco costosi e facilmente disponibili per produrre molecole di tricarbonio, elementi costitutivi fondamentali per combustibili come il propano, che viene utilizzato per scopi che vanno dal riscaldamento domestico all’aviazione.
Per garantire una profonda comprensione delle operazioni del catalizzatore, il team ha impiegato una combinazione di metodi sperimentali e computazionali. Questo approccio rigoroso ha illuminato gli elementi cruciali che influenzano l’attività di reazione, la selettività e la stabilità del catalizzatore.
Una caratteristica distintiva di questa tecnologia, che si presta alla sua fattibilità commerciale, è l’implementazione di un elettrolizzatore di flusso. Questo design consente la produzione continua di propano, eludendo le insidie dei metodi di lavorazione a lotti più convenzionali.
“La progettazione e l’ingegnerizzazione di questo prototipo di elettrolizzatore a flusso su scala di laboratorio ha dimostrato l’impegno di Illinois Tech nella creazione di tecnologie innovative. L’ottimizzazione e il ridimensionamento di questo prototipo sarà un passo importante verso la produzione di un processo di cattura e utilizzo del carbonio sostenibile, economicamente fattibile ed efficiente dal punto di vista energetico, “, afferma Jack Lewnard, direttore del programma energetico dell’Agenzia per i progetti di ricerca avanzata.
Questa innovazione non è la prima avventura di Asadi nell’energia sostenibile. In precedenza aveva adattato una versione di questo catalizzatore per produrre etanolo sfruttando l’anidride carbonica dai gas di scarico industriali. Riconoscendo il potenziale della tecnologia del propano verde, Asadi ha collaborato con il distributore globale di propano SHV Energy per scalare ulteriormente e diffondere il sistema.
“Si tratta di uno sviluppo entusiasmante che apre un nuovo percorso di e-fuel alla produzione di propano a beneficio degli utenti globali di questo carburante essenziale”, afferma Keith Simons, responsabile della ricerca e sviluppo per i carburanti sostenibili presso SHV Energy.
Il professore di leadership e professore di fisica dell’Illinois Tech Duchossois Carlo Segre, il professore di scienza dei materiali e ingegneria dell’Università della Pennsylvania Andrew Rappe e il professor Reza Shahbazian-Yassar dell’Università dell’Illinois di Chicago hanno contribuito a questo lavoro. Mohammadreza Esmaeilirad (Ph.D. CHE ’22) è stato uno degli autori principali del giornale.
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