La tecnologia permette di riciclare la CO 2 e produrre metanolo da esso. Credito:ETH Zurigo / Matthias Frei
Gli scienziati dell'ETH di Zurigo e della società petrolifera e del gas Total hanno sviluppato un nuovo catalizzatore che converte la CO 2 e l'idrogeno in metanolo. Offrendo un potenziale di mercato realistico, la tecnologia apre la strada alla produzione sostenibile di combustibili e prodotti chimici.
L'economia globale si basa ancora sulle fonti di carbonio fossile del petrolio, gas naturale e carbone, non solo per produrre carburante, ma anche come materia prima utilizzata dall'industria chimica per fabbricare materie plastiche e innumerevoli altri composti chimici. Sebbene da tempo siano stati compiuti sforzi per trovare il modo di produrre combustibili liquidi e prodotti chimici da fonti alternative, risorse sostenibili, questi non sono ancora andati oltre le applicazioni di nicchia.
Gli scienziati dell'ETH di Zurigo hanno ora collaborato con la compagnia petrolifera e del gas francese Total per sviluppare una nuova tecnologia che converte in modo efficiente la CO 2 e idrogeno direttamente in metanolo. Il metanolo è considerato una merce o una sostanza chimica sfusa. È possibile convertirlo in combustibili e un'ampia varietà di prodotti chimici, compresi quelli che oggi si basano principalmente su risorse fossili. Inoltre, il metanolo stesso ha il potenziale per essere utilizzato come propellente, nelle celle a combustibile a metanolo, Per esempio.
Nanotecnologia
Il cuore del nuovo approccio è un catalizzatore chimico a base di ossido di indio, sviluppato da Javier Pérez-Ramírez, Professore di Ingegneria della catalisi presso l'ETH di Zurigo, e la sua squadra. Solo pochi anni fa, il team ha dimostrato con successo in esperimenti che l'ossido di indio era in grado di catalizzare la reazione chimica necessaria. Anche all'epoca, è stato incoraggiante che così facendo si generasse praticamente solo metanolo e quasi nessun sottoprodotto diverso dall'acqua. Il catalizzatore si è inoltre dimostrato altamente stabile. Però, l'ossido di indio non era sufficientemente attivo come catalizzatore; le grandi quantità necessarie impediscono che sia un'opzione commercialmente valida.
Il team di scienziati è ora riuscito a potenziare significativamente l'attività del catalizzatore, senza pregiudicare la sua selettività o stabilità. Hanno raggiunto questo obiettivo trattando l'ossido di indio con una piccola quantità di palladio. "Più specificamente, inseriamo alcuni singoli atomi di palladio nella struttura reticolare cristallina dell'ossido di indio, che ancorano ulteriori atomi di palladio alla sua superficie, generando piccoli cluster che sono essenziali per le notevoli prestazioni, " spiega Cecilia Mondelli, un docente nel gruppo di Pérez-Ramírez. Pérez-Ramírez sottolinea che, con l'ausilio di avanzati metodi analitici e teorici, la catalisi può ora essere considerata nanotecnologia, e infatti, il progetto mostra chiaramente che è così.
Il ciclo chiuso del carbonio
"Oggi, la derivazione del metanolo su scala industriale avviene esclusivamente da combustibili fossili, con un'impronta di carbonio corrispondentemente elevata, " Dice Pérez-Ramírez. "La nostra tecnologia utilizza CO 2 per produrre metanolo." Questa CO 2 possono essere estratti dall'atmosfera o, più semplicemente ed efficacemente, dagli scarichi delle centrali a combustione. Anche se i combustibili sono sintetizzati dal metanolo e successivamente bruciati, il CO 2 viene riciclato e quindi il ciclo del carbonio viene chiuso.
Produrre la seconda materia prima, idrogeno, richiede elettricità. Però, gli scienziati sottolineano che se questa elettricità proviene da fonti rinnovabili come il vento, energia solare o idroelettrica, può essere utilizzato per produrre metanolo sostenibile e quindi prodotti chimici e combustibili sostenibili.
Rispetto ad altri metodi attualmente applicati per produrre combustibili verdi, Pérez-Ramirez continua, questa tecnologia ha il grande vantaggio di essere quasi pronta per il mercato. L'ETH di Zurigo e Total hanno depositato congiuntamente un brevetto per la tecnologia. Total ora prevede di ampliare l'approccio e potenzialmente implementare la tecnologia in un'unità dimostrativa nei prossimi anni.
