Produzione ecocompatibile di acido formico e idrogeno dal prodotto di scarto glicerina
Un nuovo processo di elettrolisi potrebbe dare un importante contributo all'elettrificazione dell'industria chimica
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I ricercatori dell'Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) hanno sviluppato un metodo che può essere utilizzato per produrre le materie prime acido formico e idrogeno dal prodotto di scarto glicerina. L'acido formico ha molti usi industriali, mentre l'idrogeno può essere utilizzato come fonte di energia per i veicoli, ad esempio. Il nuovo metodo ha anche il vantaggio di funzionare con l'elettricità e può quindi essere utilizzato in modo neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO2. Il team di ricerca ha recentemente pubblicato questi risultati sulla rivista Advanced Energy Materials. "L'approccio che abbiamo sviluppato può dare un importante contributo all'elettrificazione dell'industria chimica, che le aziende stanno attualmente portando avanti su larga scala per ridurre le loro emissioni di CO2", afferma il Prof. Dr. Carsten Streb del Dipartimento di Chimica della JGU, che ha guidato lo studio. "I processi che in precedenza dovevano essere eseguiti utilizzando grandi quantità di petrolio greggio o di gas naturale potrebbero essere gestiti utilizzando energia elettrica sostenibile".
Produzione di acido formico neutrale dal punto di vista della CO2
L'approccio è nato dal già noto processo di elettrolisi dell'idrogeno, in cui l'acqua viene scissa in idrogeno e ossigeno utilizzando l'elettricità. Nell'"elettrolisi ibrida", i ricercatori utilizzano la glicerina come materiale di partenza insieme all'acqua, che viene prodotta in grandi quantità nella produzione di biodiesel, tra le altre cose. L'acido formico viene poi prodotto come secondo prodotto al posto dell'ossigeno. Di solito viene prodotto a partire dal petrolio greggio, ma questo comporta elevate emissioni di CO2. "La produzione elettrochimica di acido formico dalla glicerina, invece, è neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO2 se viene effettuata con elettricità verde", spiega Streb. Dal punto di vista chimico, i ricercatori scindono la glicerina, che ha tre atomi di carbonio, in acido formico con un solo atomo di carbonio durante l'elettrolisi.
Sviluppato un nuovo catalizzatore
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo catalizzatore per il nuovo metodo: Si tratta di due metalli, il rame e il palladio, che si trovano in stretta vicinanza a livello atomico. "Non solo abbiamo sviluppato il catalizzatore, ma abbiamo già una buona comprensione di ciò che fa il materiale e di come potrebbe essere ottimizzato", dice Streb. Un gruppo di collaboratori della National Taiwan University of Science and Technology ha contribuito con risultati teorici e sperimentali.
In futuro, Streb e il suo team intendono studiare come il costoso metallo prezioso palladio possa essere sostituito da materiali più economici nel catalizzatore. Anche la produzione di metanolo è all'ordine del giorno: dopo tutto, la domanda di metanolo è notevolmente superiore a quella di acido formico. La produzione di metanolo potrebbe essere resa possibile aggiungendo un secondo processo di elettrolisi riduttiva.
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Pubblicazione originale
Soressa Abera Chala, Ekemena O. Oseghe, Keseven Lakshmanan, Marcel Langer, Katharina Potemkin, Paul Heim, Rongji Liu, Tobias Rios Studer, Meng‐Che Tsai, Kecheng Cao, Chun‐Chi Chang, Chia‐Yu Chang, Kevin Sowa, Elnaz Ebrahimi, Sarra Rahali, Simon T. Clausing, Sina Sadigh Akbari, Joachim Bansmann, Bing Joe Hwang, Carsten Streb; "Molecular Bottom‐Up Design of Single‐Site Copper‐Palladium Catalysts for Selective Glycerol Electro‐Oxidation"; Advanced Energy Materials, 2026-1-6
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