I ricercatori hanno scoperto un modo più efficiente per trasformare l’anidride carbonica in metanolo, un tipo di alcol che può fungere da combustibile alternativo più pulito.
In laboratorio, la sintetizzazione del metanolo può essere estremamente difficile, a causa della via di reazione estremamente complessa necessaria per selezionarlo. Precedenti tentativi della stessa squadra di produrre questo prezioso combustibile liquido dall’anidride carbonica hanno utilizzato una combinazione di molecole di cobalto ftalocianina (COPC) e elettricità, ma questo metodo è inefficiente poiché solo circa il 30% dell’anidride carbonica viene convertito in metanolo.
Per aumentare meglio la produzione di metanolo, il team di questo studio ha aggiunto un secondo materiale, il nichel tetrametossiftalocianina (NIPC-OCH3), al catalizzatore di nanotubi in cui si svolge la reazione. Hanno scoperto che l’aggiunta di questa seconda molecola può catapultare l’efficienza di produzione di metanolo fino al 50%, circa il 66% migliore di qualsiasi altro processo noto.
“Questo sistema di catalizzatore è uno dei pochissimi che può produrre metanolo a una selettività così elevata”, ha affermato Robert Baker, coautore dello studio e professore in chimica e biochimica presso la Ohio State University.
Il miglioramento della produzione di metanolo non solo consentirebbe agli scienziati di rendere il liquido più veloce e più economico, ma li aiuterebbe anche a limitare la quantità di prodotti di scarto indesiderati. Ancora più importante, avere un accesso costante a una risorsa rinnovabile così flessibile potrebbe trasformare molti aspetti della vita quotidiana, incluso il settore dei trasporti, ha affermato Baker.
“Il metanolo è un prodotto davvero desiderabile per CO2 Riduzione perché ha una densità di energia così elevata “, ha detto.” È una grande molecola – di tutti i possibili prodotti di CO2 Riduzione, il metanolo è un candidato eccellente per l’uso come combustibile alternativo. “
Lo studio è stato recentemente pubblicato in Nanotecnologia della natura.
Per confermare i loro risultati, gli scienziati hanno utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia vibrazionale per la generazione di frequenza per analizzare dove le molecole di anidride carbonica erano leganti e come si stavano muovendo durante la loro reazione.
Quando l’anidride carbonica viene introdotta a NIPC-OCH3, i ricercatori possono vedere che diventa monossido di carbonio prima che la reazione catalitica lo trasformasse in metanolo.
In questo caso, il team ha visto che i nanotubi di carbonio, che hanno tenuto in atto i due catalizzatori e hanno aiutato l’elettricità a fluire in modo più fluido attraverso la reazione, hanno influenzato i movimenti delle molecole di biossido di carbonio. Questi tubi fungono essenzialmente come un’autostrada che trasporta la reazione che si intermedi da un sito del catalizzatore all’altro durante questo processo.
“La doppia natura dei catalizzatori di nanotubi fa funzionare il processo in modo estremamente efficiente”, ha affermato Baker.
Poiché questo nuovo processo di generazione di metanolo richiede una grande quantità di anidride carbonica, gli sforzi per ridimensionarlo per uso commerciale dovrebbero probabilmente essere utilizzati in tandem con tecnologie di cattura del carbonio in grado di rimuovere i gas serra dannosi dall’atmosfera e sequestrarli altrove. “Catturare e convertire il carbonio direttamente in un combustibile sarebbe una delle migliori opzioni possibili dell’umanità”, ha detto Baker.
Inoltre, la comprensione acquisita in questo studio su come la creazione di doppi catalizzatori dai mattoni in nanoscala può probabilmente aprire la strada ad altri tipi di tecnologie sostenibili, comprese le opportunità per i ricercatori di progettare nuovi tipi di catalizzatori e processi chimici, ha affermato Baker.
“Ora abbiamo gli strumenti per capire come quando metti insieme diversi componenti di nanoscala nelle giuste architetture, puoi creare nuovi sistemi più efficienti”, ha detto. “È un momento davvero emozionante per questo tipo di ricerca.”
Lo studio è stato supportato dalla National Science Foundation e dal Yale Center for Natural Carbon Capture. I coautori includono Quansong Zhu dello stato dell’Ohio; Alvin Chang e Zhenxing Feng della Oregon State University; Huan Li, Zhan Jiang e Yongye Liang della Southern University of Science and Technology; e Jing Li, Seonjeong Cheon, Yuanzuo Gao, Bo Shang, Conor L. Rooney, Longtao Ren, Shize Yang e Hailiang Wang, tutti della Yale University.
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