Tre diversi modi in cui l'elettroriduzione della CO2 potrebbe potenzialmente chiudere il ciclo del carbonio. Credito:Università di tecnologia di Delft
Può sembrare troppo bello per essere vero, ma Ming Ma, studente di dottorato della TU Delft, ha trovato un modo per produrre alcol dal nulla. O per essere più precisi, ha scoperto come controllare in modo efficace e preciso il processo di elettroriduzione della CO 2 per produrre una vasta gamma di prodotti utili, compreso l'alcool. Essere in grado di utilizzare CO 2 in quanto tale risorsa può essere fondamentale nell'affrontare il cambiamento climatico. La sua difesa del dottorato si svolgerà il 14 settembre ns .
Cattura e utilizzo del carbonio (CCU)
Per mitigare la CO . atmosferica 2 concentrazione, la cattura e l'utilizzo del carbonio (CCU) potrebbe essere una strategia alternativa fattibile alla cattura e sequestro del carbonio (CCS). La riduzione elettrochimica della CO 2 ai combustibili e ai prodotti chimici a valore aggiunto ha attirato una notevole attenzione come soluzione promettente. In questo processo, la CO . catturata 2 viene utilizzato come risorsa e convertito in monossido di carbonio (CO), metano (CH 4 ), etilene (C 2 h 4 ), e anche prodotti liquidi come l'acido formico (HCOOH), metanolo (CH 3 OH) ed etanolo (C 2 h 5 OH).
Gli idrocarburi ad alta densità energetica possono essere utilizzati direttamente e convenientemente come combustibili all'interno dell'attuale infrastruttura energetica. Inoltre, la produzione di CO è molto interessante poiché può essere utilizzata come materia prima nel processo Fischer-Tropsch, una tecnologia ben sviluppata che è stata ampiamente utilizzata nell'industria per convertire syngas (CO e idrogeno (H 2 )) in sostanze chimiche preziose come metanolo e combustibili sintetici (come il gasolio). La figura allegata descrive questi tre processi e il modo in cui l'elettroriduzione della CO 2 potrebbe potenzialmente chiudere il ciclo del carbonio.
Regolazione precisa del processo
Nella sua tesi di dottorato Ming Ma, lavorando nel gruppo del Dr. Wilson A. Smith, descrive i processi che avvengono su scala nanometrica quando vengono utilizzati metalli diversi nell'elettroriduzione di CO 2 . Per esempio, l'utilizzo di nanofili di rame nel processo di elettroriduzione porta alla produzione di idrocarburi, mentre l'argento nanoporoso può produrre CO. Inoltre, come Ma ha scoperto, il processo può essere regolato in modo molto preciso modificando le lunghezze dei nanofili, e il potenziale elettrico. Regolando queste condizioni, è in grado di produrre qualsiasi prodotto a base di carbonio, o combinazioni in qualsiasi rapporto desiderato, producendo così le risorse per i tre processi di follow up sopra descritti.
L'utilizzo di leghe metalliche nel processo porta a risultati ancora più interessanti. Mentre il platino da solo produce idrogeno, e l'oro genera CO, una lega di questi due metalli produce inaspettatamente anche acido formico (HCOOH) in quantità relativamente grandi. L'acido formico ha potenzialmente un uso molto promettente nelle celle a combustibile.
Prossimi passi
Ora che questi processi sono stati tracciati, i prossimi passi per il team dello Smith Lab for Solar Energy Conversion and Storage a TU Delft, (Ma è il primo studente di dottorato a laurearsi presso il laboratorio Wilson Smiths) è quello di cercare modi per migliorare la selettività dei singoli prodotti e iniziare a progettare modi per aumentare questo processo.
Smith ha appena ricevuto un ERC Starting Grant per fare proprio questo:"migliorare la nostra comprensione dei complicati meccanismi di reazione al fine di ottenere un migliore controllo della CO 2 processo elettrocatalitico».
Altro lavoro in laboratorio si concentra sulla scissione dell'acqua azionata dal sole:una soluzione semplice rende la produzione di idrogeno attraverso la scissione solare dell'acqua più efficiente ed economica, ed economico, un fotoelettrodo efficiente e stabile potrebbe migliorare la scissione dell'acqua con l'energia solare.
