Le migliaia di tonnellate di anidride carbonica (CO2) emesse dalle centrali elettriche ogni anno non devono andare nell'atmosfera. I ricercatori sono ottimisti sul fatto che entro il prossimo decennio saremo in grado di catturare in modo conveniente i rifiuti di CO2 e convertirli in molecole utili per le materie prime, biocarburanti, prodotti farmaceutici, o combustibili rinnovabili. Il 29 marzo sulla rivista Joule , un team di scienziati canadesi e statunitensi descrivono la loro visione di cosa dovremmo fare con la CO2 e come possiamo farlo.

"Simile a come una pianta prende anidride carbonica, luce del sole, e acqua per farsi gli zuccheri, siamo interessati a utilizzare la tecnologia per prendere energia dal sole o da altre fonti rinnovabili per convertire la CO2 in piccole molecole di mattoni che possono poi essere aggiornate utilizzando mezzi chimici tradizionali per uso commerciale, "dice Phil De Luna, un dottorando in scienze dei materiali. "Ci ispiriamo alla natura e lo facciamo in modo più rapido ed efficiente".

De Luna è il primo autore del documento insieme al borsista postdottorato Oleksandr Bushuyev, entrambi sono membri dell'Edward Sargent Lab dell'Università di Toronto. sergente, l'autore anziano, è professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica.

La loro analisi ha identificato una serie di possibili piccole molecole che hanno un senso economico e potrebbero essere realizzate convertendo la CO2 catturata. Per esigenze di accumulo di energia, idrogeno, metano, e l'etano potrebbe essere utilizzato nei biocarburanti. Inoltre, etilene ed etanolo potrebbero fungere da elementi costitutivi per una gamma di beni di consumo, e l'acido formico derivato da CO2 potrebbe essere utilizzato dall'industria farmaceutica o come combustibile nelle celle a combustibile.

Mentre le attuali tecnologie in grado di catturare i rifiuti di CO2 sono ancora agli inizi, con nuove start-up che stanno attualmente sviluppando strategie per uso commerciale, i ricercatori prevedono che i prossimi decenni apporteranno importanti miglioramenti per rendere la cattura e la conversione della CO2 una realtà. Entro 5-10 anni, l'elettrocatalisi, che stimola le reazioni chimiche attraverso l'elettricità, potrebbe essere un modo per entrare in questo processo. E 50 anni o più lungo la linea, le macchine molecolari o le nanotecnologie potrebbero favorire la conversione.

"Questa è ancora tecnologia per il futuro, "dice Bushuyev, "ma è teoricamente possibile e fattibile, e siamo entusiasti della sua scalabilità e implementazione. Se continuiamo a lavorare su questo, è una questione di tempo prima di avere centrali elettriche in cui viene emessa CO2, catturato, e convertito».

Gli autori sono consapevoli dei limiti della cattura e della conversione del carbonio. Primo, è stato criticato per non essere economicamente fattibile, soprattutto a causa del costo dell'elettricità per far avvenire queste reazioni chimiche, ma questo probabilmente diminuirà man mano che l'energia rinnovabile si diffonderà nel tempo. Secondo, ci sono poche fabbriche con un'elevata impronta di carbonio che emettono CO2 pura, che è necessario per la conversione, ma la tecnologia che potrebbe aiutare con questo problema è in fase di sviluppo.

"La motivazione per scrivere questo pezzo è che volevamo una visione chiara se questo potesse essere economicamente fattibile, e se vale la pena investire in esso, " De Luna dice. "Questo documento rappresenta un percorso per ciò che possiamo fare con la conversione dell'anidride carbonica nei prossimi decenni".

Molti spunti per l'analisi sono stati sviluppati in collaborazione con Ling Tao, Geneviève Saure, e Jao van de Lagemaat presso il National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti.