Gli scienziati australiani hanno aperto la strada al carburante a emissioni zero con lo sviluppo di un nuovo catalizzatore efficiente che converte l'anidride carbonica (CO2) dall'aria in gas naturale sintetico in un processo "pulito" utilizzando l'energia solare.

Intrapreso dall'Università di Adelaide in collaborazione con CSIRO, la ricerca potrebbe rendere praticabile un processo che ha un enorme potenziale per sostituire i combustibili fossili e continuare a utilizzare le tecnologie esistenti dei combustibili a base di carbonio senza aumentare la CO2 atmosferica.

Il catalizzatore che i ricercatori hanno sviluppato guida efficacemente il processo di combinazione della CO2 con l'idrogeno per produrre metano (il componente principale del gas naturale come combustibile fossile) e acqua. Attualmente, il gas naturale è uno dei principali combustibili utilizzati per le attività industriali.

"Catturare il carbonio dall'aria e utilizzarlo per i processi industriali è una strategia per controllare le emissioni di CO2 e ridurre la necessità di combustibili fossili, ", afferma Renata Lippi, dottoranda dell'Università di Adelaide, primo autore della ricerca pubblicata online prima della stampa nel Journal of Materials Chemistry A .

"Ma perché questo sia economicamente sostenibile, abbiamo bisogno di un processo efficiente dal punto di vista energetico che utilizzi la CO2 come fonte di carbonio.

"La ricerca ha dimostrato che l'idrogeno può essere prodotto in modo efficiente con l'energia solare. Ma combinare l'idrogeno con la CO2 per produrre metano è un'opzione più sicura rispetto all'utilizzo diretto dell'idrogeno come fonte di energia e consente l'uso dell'infrastruttura del gas naturale esistente.

"Il principale punto critico, però, è il catalizzatore, un composto necessario per guidare la reazione perché la CO2 è solitamente una sostanza chimica molto inerte o non reattiva".

Il catalizzatore è stato sintetizzato utilizzando cristalli porosi chiamati strutture metallo-organiche che consentono un controllo spaziale preciso degli elementi chimici.

"Il processo di scoperta del catalizzatore ha comportato la sintesi e lo screening di più di cento materiali. Con l'aiuto della struttura di test rapido del catalizzatore di CSIRO siamo stati in grado di testarli tutti rapidamente, consentendo di effettuare la scoperta in un periodo di tempo molto più breve, " ha detto la dottoressa Danielle Kennedy, Direttore della piattaforma AIM Future Science con CSIRO. "Speriamo di continuare a collaborare con l'Università di Adelaide per consentire l'applicazione di energia rinnovabile e idrogeno alla produzione chimica da parte dell'industria australiana".

Con altri catalizzatori ci sono stati problemi relativi alla scarsa conversione della CO2, produzione indesiderata di monossido di carbonio, stabilità del catalizzatore, basse velocità di produzione di metano e alte temperature di reazione.

Questo nuovo catalizzatore produce in modo efficiente metano quasi puro dalla CO2. La produzione di monossido di carbonio è stata ridotta al minimo e la stabilità è elevata sia in caso di reazione continua per diversi giorni che dopo l'arresto e l'esposizione all'aria. È importante sottolineare che solo una piccola quantità del catalizzatore è necessaria per un'elevata produzione di metano che aumenta la redditività economica. Il catalizzatore opera anche a temperature miti e basse pressioni, rendere possibile l'energia solare termica.

"Quello che abbiamo prodotto è un'attività molto attiva, catalizzatore altamente selettivo (produzione di metano quasi puro senza prodotti collaterali) e stabile che funzionerà con l'energia solare, ", afferma il leader del progetto, il professor Christian Doonan, Direttore del Centro di Ateneo per i nanomateriali avanzati. "Questo rende il carburante a zero emissioni di CO2 un'opzione praticabile".