Intorno al 2800 a.C., gli antichi abitanti di Ur, La Mesopotamia fece una scoperta che avrebbe cambiato la civiltà. Hanno imparato che se mescolavano rame e stagno in una lega, il nuovo materiale composito era più forte, più utile, e più prezioso di qualsiasi sostanza artificiale fino ad oggi. Ha dato il nome all'intera epoca che ha rivoluzionato. Bronzo.
Più di 4000 anni dopo, in uno studio pubblicato su Energia della natura questo mese, ricercatori dell'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) dell'Università di Kyoto, l'Imperial College di Londra e la City University di Hong Kong, rivelano come stanno usando questo metodo secolare per sviluppare nuovi materiali altrettanto rivoluzionari che affronteranno uno degli enormi problemi che affliggono il 21° secolo:come catturare e immagazzinare l'anidride carbonica.
"È facile trascurare la portata colossale del problema, " spiega il professor Easan Sivaniah, che ha guidato lo studio nello sviluppo di membrane a matrice mista (MMM), i super filtri in polimero sottile altamente ingegnerizzati che potenzialmente rivoluzioneranno la tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS). Le più grandi centrali elettriche a carbone possono emettere abbastanza anidride carbonica in un solo giorno per riempire la Grande Piramide di Giza 12 volte. E ci sono oltre cinquemila grandi centrali elettriche basate su combustibili fossili, una potenza media di circa 500 megawatt, operando a livello globale con altri in arrivo online. Che è un volume fenomenale di gas serra da separare e immagazzinare.
"Finora le tecnologie delle membrane polimeriche per le applicazioni di separazione dei gas non sono state all'altezza del compito, "Dice Sivaniah. O sono troppo lenti, o come rivela il giornale, nel caso di polimeri ad alta permeabilità, raramente generano una "selettività" sufficiente - la capacità di separare i gas - per una cattura di CO2 efficiente dal punto di vista energetico. Ciò ha importanti implicazioni in termini di costi per l'implementazione di tecnologie a membrana in progetti di cattura del carbonio su larga scala.
Lì sta il guaio. In uno studio pubblicato nel 2016 in Energia della natura , David M. Rainer della Judge Business School dell'Università di Cambridge, ha dimostrato come la stragrande maggioranza dei progetti dimostrativi CCS da miliardi di dollari avviati in Nord America, l'Unione Europea e l'Australia negli anni d'oro 2005-2009 dell'ottimismo CCS effettivamente ora sono in rovina.
"Perché CCS inizi a svolgere un ruolo più importante nella realtà piuttosto che semplicemente nei modelli di implementazione futura, "Rainer conclude, "è imperativo iniziare a differenziare tecnologie sempre meno costose [se] CCS deve emergere dalla propria Valle della Morte".
Prof. Tatsuo Masuda, l'ex capo progetto di "The Carbon Management Coalition (CMC)", un'iniziativa del Global Agenda Council on Decarbonizing Energy nell'ambito del World Economic Forum, sottolinea:"Tecnologie emergenti dalle università più avanzate, come quelli sviluppati dal professor Sivaniah a Kyoto, che affrontano sfide sia in termini di prestazioni che di costo in CCS, deve essere accelerato verso attività pilota e di attuazione, poiché la necessità di tali innovazioni tecnologiche è la più alta mai esistita. È fondamentale".
"Come quegli antichi mesopotamici, di fronte a nuove esigenze avevamo bisogno di nuovi materiali rivoluzionari, " spiega Sivaniah. Il gruppo, consapevole dei problemi di accessibilità, così come velocità e selettività, rivolto ai MOF. Questi sono gli additivi nanometrici introdotti dall'eminente scienziato giapponese Susumu Kitagawa. Incorporando queste rivoluzionarie particelle nanometriche in un polimero all'avanguardia, PIM-1 originariamente scoperto all'Università di Manchester dai professori Peter Budd e Neil McKeown, il team internazionale è riuscito a creare membrane a matrice mista (MMM) con sostanziali miglioramenti della selettività.
"Abbiamo notevolmente migliorato le loro capacità, il che significa che possiamo potenzialmente portare enormi riduzioni dei costi ai programmi CCS su larga scala. Una riduzione di dieci volte dei costi di grandi progetti non è inimmaginabile, che potrebbe riportare i programmi CCS nell'ambito dell'accettabilità politica”.
