I ricercatori dell’Oregon State University College of Science hanno dimostrato il potenziale di un nanomateriale poco costoso da catturare e strofinare anidride carbonica da emissioni industriali.
Il MOF in questione può essere utilizzato per catturare la CO2 dalle emissioni industriali. Credito immagine: Oregon State University.
I risultati, pubblicati in Rapporti cellulari Scienze fisichesono importanti perché i migliori metodi di cattura del carbonio sono fondamentali per affrontare il cambiamento climatico, ha affermato Kyriakos Stylianou dell’OSU, che ha guidato lo studio.
L’anidride carbonica, un gas serra, deriva dalla combustione di combustibili fossili ed è una delle principali cause del riscaldamento climatico.
Le strutture che filtrano il carbonio dall’aria stanno iniziando a spuntare in tutto il mondo – la più grande del mondo è stata aperta nel 2021 in Islanda – ma non sono pronte a intaccare il problema delle emissioni mondiali, osserva Stylianou. In un anno, l’impianto islandese può estrarre una quantità di anidride carbonica equivalente alle emissioni annuali di circa 800 automobili.
Tuttavia, le tecnologie per mitigare l’anidride carbonica nel punto di ingresso nell’atmosfera, come una fabbrica, sono relativamente ben sviluppate. Una di queste tecnologie coinvolge nanomateriali noti come strutture metalliche organiche, o MOF, che possono intercettare le molecole di anidride carbonica attraverso l’adsorbimento mentre i gas di scarico si fanno strada attraverso le ciminiere.
Laboratorio di chimica – foto illustrativa. Credito immagine: Pxhere, dominio pubblico CC0
“La cattura di anidride carbonica è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di emissioni nette pari a zero”, ha affermato Stylianou, assistente professore di chimica.
“I MOF hanno mostrato molte promesse per la cattura del carbonio a causa della loro porosità e versatilità strutturale, ma sintetizzarli spesso significa utilizzare reagenti che sono sia economicamente che ambientalmente costosi, come sali di metalli pesanti e solventi tossici”.
Inoltre, trattare la parte acquosa dei gas di ciminiera complica enormemente la rimozione dell’anidride carbonica, ha affermato. Molti MOF che hanno mostrato il potenziale di cattura del carbonio hanno perso la loro efficacia in condizioni umide. I gas di combustione possono essere essiccati, ha affermato Stylianou, ma ciò aggiunge una spesa significativa al processo di rimozione dell’anidride carbonica, abbastanza da renderlo non praticabile per le applicazioni industriali.
“Quindi abbiamo cercato di elaborare un MOF per affrontare i vari limiti dei materiali attualmente utilizzati nella cattura del carbonio: costo elevato, scarsa selettività per l’anidride carbonica, bassa stabilità in condizioni umide e basse capacità di assorbimento di CO2”, ha affermato.
I MOF sono materiali cristallini e porosi costituiti da ioni metallici caricati positivamente circondati da molecole organiche “linker” note come ligandi. Gli ioni metallici formano nodi che uniscono le braccia dei linker per formare una struttura ripetuta che assomiglia a una gabbia; la struttura ha pori di dimensioni nanometriche che assorbono i gas, simili a una spugna.
I MOF possono essere progettati con una varietà di componenti, che determinano le proprietà del MOF, e ci sono milioni di possibili MOF, ha detto Stylianou. Quasi 100.000 di essi sono stati sintetizzati da ricercatori di chimica e sono state previste le proprietà di un altro mezzo milione.
“In questo studio introduciamo un MOF composto da alluminio e un ligando prontamente disponibile, l’acido benzene-1,2,4,5-tetracarbossilico”, ha detto Stylianou. “La sintesi del MOF avviene in acqua e richiede solo un paio d’ore. E il MOF ha pori di dimensioni paragonabili a quelle delle molecole di CO2, il che significa che c’è uno spazio ristretto per incarcerare l’anidride carbonica”.
Il MOF funziona bene in condizioni umide e preferisce anche l’anidride carbonica all’azoto, il che è importante perché gli ossidi di azoto sono un ingrediente dei gas di combustione. Senza quella selettività, il MOF si legherebbe potenzialmente alle molecole sbagliate.
“Questo MOF è un candidato eccezionale per le applicazioni di cattura del carbonio post-combustione a umido”, ha affermato Stylianou. “È conveniente con prestazioni di separazione eccezionali e può essere rigenerato e riutilizzato almeno tre volte con capacità di assorbimento comparabili.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org