Catturare l'anidride carbonica con un processo elettrochimico
La Fondazione Carl Zeiss finanzia con 1,8 milioni di euro un progetto interdisciplinare sulla cattura e lo stoccaggio della CO2 all'Università di Jena
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Non solo la riduzione delleemissioni di CO2 è considerata una misura importante per abbassare il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre, ma anche la cattura e lo stoccaggio del gas serra dall'aria. Di conseguenza, l'attuale governo tedesco ha fissato lo sviluppo delle tecnologie dicattura e stoccaggiodella CO2 come obiettivo nel suo accordo di coalizione. In particolare, considera la cattura diretta nell'aria (DAC) come una "promettente tecnologia futura per livellare le emissioni negative". Gli scienziati della Friedrich Schiller University di Jena vogliono ora sviluppare un metodo per filtrare l'anidride carbonica dall'aria utilizzando processi elettrochimici con materie prime rinnovabili. Nell'ambito del programma CZS Nexus, la Fondazione Carl Zeiss finanzia il gruppo di ricerca guidato dal chimico Tilmann J. Neubert con circa 1,8 milioni di euro per cinque anni.
Attivare e disattivarela connessione alla CO2
"Ci stiamo concentrando su un metodo basato su processi di commutazione elettrochimica", spiega il chimico dell'Università di Jena. "Vogliamo sviluppare una cella simile a una batteria che contenga una molecola funzionale che possa essere accesa e spenta e che nel frattempo leghi e rilasci l'anidride carbonica". A tale scopo il team intende utilizzare i cosiddetti chinoni, molecole organiche costituite da un anello di sei atomi di carbonio con due atomi di ossigeno collegati a due angoli opposti da un doppio legame, che si trovano anche in molte sostanze naturali come le piante. Se si aggiungono elettroni a questo composto, gli atomi di ossigeno si caricano negativamente e attraggono così il carbonio leggermente carico dellaCO2: l'anidride carbonica si accumula. Se questo meccanismo viene disattivato, l'anidride carbonica viene nuovamente rilasciata e può quindi essere arricchita.
"A differenza dei metodi abituali, che utilizzano ad esempio la pressione o il calore, questa tecnologia è molto efficiente dal punto di vista energetico e può essere facilmente combinata con l'elettricità proveniente da fonti di energia rinnovabili", spiega Tilmann Neubert. Questo approccio ha quindi il potenziale per rendere il DAC molto più economico".
Superare due sfide
Per rendere il processo previsto efficiente e sostenibile, gli scienziati di Jena devono risolvere due problemi chiave: In primo luogo, il sistema funzionerà in modo efficiente a lungo termine solo se riusciranno a ridurre la quantità di ossigeno che le molecole incontrano. Questo perché l'ossigeno può sottrarre elettroni al processo e innescare reazioni collaterali indesiderate. In secondo luogo, molti componenti, come gli elettroliti in queste celle, sono spesso ancora basati su solventi non sostenibili: per questo è necessario trovare alternative acquose.
"Se riusciremo a superare queste due sfide, sono molto fiducioso che riusciremo a catturare una quantità diCO2 superiore a quella prodotta dal processo, consentendo così emissioni negative", afferma il ricercatore dell'Università di Jena. "A lungo termine, dobbiamo concepire l'emissione, la cattura, lo stoccaggio e il riutilizzo dell'anidride carbonica come un'economia circolare, in cui tutti i componenti che inseriamo dovrebbero essere anch'essi circolari e rinnovabili, dai solventi ai materiali attivi".
Per poter dimostrare chiaramente che il metodo che il suo team svilupperà è più ecologico, per Tilmann Neubert era importante integrare nel progetto interdisciplinare anche colleghi del settore dell'ingegneria ambientale. "Vogliamo essere in grado di calcolare l'impronta di carbonio di ogni fase in modo chiaro e completo, per sottolineare la natura sostenibile della tecnologia del futuro", afferma.
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