Questo nuovo polimero di coordinazione poroso ha strutture molecolari a forma di elica che consentono di catturare selettivamente CO2, e convertire efficacemente la CO2 in materiali di carbonio utili. Credito:Mindy Takamiya
Un nuovo materiale in grado di catturare selettivamente l'anidride carbonica (CO 2 ) molecole e convertirle in modo efficiente in materiali organici utili è stato sviluppato da ricercatori dell'Università di Kyoto, insieme ai colleghi dell'Università di Tokyo e della Jiangsu Normal University in Cina. Descrivono il materiale nel diario Comunicazioni sulla natura .
Il consumo umano di combustibili fossili ha portato a un aumento globale di CO 2 emissioni, portando a gravi problemi associati al riscaldamento globale e ai cambiamenti climatici. Un modo possibile per contrastare questo è catturare e sequestrare il carbonio dall'atmosfera, ma i metodi attuali sono ad alta intensità energetica. La bassa reattività della CO 2 rende difficile catturarlo e convertirlo in modo efficiente.
"Abbiamo progettato con successo un materiale poroso che ha un'elevata affinità con la CO 2 molecole e può convertirlo rapidamente ed efficacemente in materiali organici utili, "dice Ken-ichi Otake, Chimico dei materiali dell'Università di Kyoto dell'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS).
Il materiale è un polimero di coordinazione poroso (PCP, noto anche come MOF; struttura metallo-organica), una struttura costituita da ioni di zinco metallico. I ricercatori hanno testato il loro materiale utilizzando l'analisi strutturale a raggi X e hanno scoperto che può catturare selettivamente solo CO 2 molecole con un'efficienza dieci volte maggiore rispetto ad altri PCP.
Il materiale ha una componente organica con una struttura molecolare simile a un'elica, e come CO 2 le molecole si avvicinano alla struttura, ruotano e si riorganizzano per consentire l'intrappolamento della C02, con conseguenti lievi modifiche ai canali molecolari all'interno del PCP, questo gli consente di agire come un setaccio molecolare in grado di riconoscere le molecole per dimensione e forma. Il PCP è anche riciclabile; l'efficienza del catalizzatore non è diminuita nemmeno dopo 10 cicli di reazione.
"Uno degli approcci più ecologici alla cattura del carbonio è riciclare l'anidride carbonica in sostanze chimiche di alto valore, come i carbonati ciclici che possono essere utilizzati nei prodotti petrolchimici e farmaceutici, "dice Susumu Kitagawa, chimico dei materiali presso l'Università di Kyoto.
Dopo aver catturato il carbonio, il materiale convertito può essere utilizzato per produrre poliuretano, un materiale con un'ampia varietà di applicazioni tra cui abbigliamento, elettrodomestici e imballaggi.
Questo lavoro mette in evidenza il potenziale dei polimeri di coordinazione porosi per intrappolare l'anidride carbonica e convertirsi in materiali utili, aprendo una strada per la ricerca futura sui materiali per la cattura del carbonio.
