Gli ingegneri chimici dell'UNSW Sydney hanno sviluppato una nuova tecnologia che aiuta a convertire le emissioni nocive di anidride carbonica in elementi costitutivi chimici per realizzare prodotti industriali utili come carburante e plastica.

E se convalidato in ambito industriale e adottato su larga scala, il processo potrebbe dare respiro al mondo nella transizione verso un'economia verde.

In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Materiali energetici avanzati , Il Dr. Rahman Daiyan e la Dr. Emma Lovell della School of Chemical Engineering dell'UNSW descrivono in dettaglio un modo per creare nanoparticelle che promuovono la conversione dell'anidride carbonica di scarto in componenti industriali utili.

Fiamma aperta

I ricercatori, che hanno svolto il loro lavoro nel Laboratorio di Ricerca sulle Particelle e la Catalisi guidato dalla Professoressa Scientia Rose Amal, mostrano che producendo ossido di zinco a temperature molto elevate utilizzando una tecnica chiamata pirolisi a spruzzo di fiamma (FSP), possono creare nanoparticelle che fungono da catalizzatore per trasformare l'anidride carbonica in "syngas", una miscela di idrogeno e monossido di carbonio utilizzata nella fabbricazione di prodotti industriali. I ricercatori affermano che questo metodo è più economico e più scalabile per i requisiti dell'industria pesante rispetto a quello disponibile oggi.

"Abbiamo usato una fiamma aperta, che brucia a 2000 gradi, per creare nanoparticelle di ossido di zinco che possono poi essere utilizzate per convertire la CO ₂ , usando l'elettricità, in syngas, "dice il dottor Lovell.

"Syngas è spesso considerato l'equivalente chimico di Lego perché i due elementi costitutivi, l'idrogeno e il monossido di carbonio, possono essere utilizzati in rapporti diversi per creare cose come il diesel sintetico, metanolo, alcool o plastica, che sono precursori industriali molto importanti.

"Quindi, essenzialmente, quello che stiamo facendo è convertire CO ₂ in questi precursori che possono essere utilizzati per produrre tutti questi prodotti chimici industriali vitali".

Chiusura del ciclo

In un contesto industriale, un elettrolizzatore contenente le particelle di ossido di zinco prodotte dall'FSP potrebbe essere utilizzato per convertire la CO . di scarto ₂ in utili permutazioni di syngas, dice il dottor Daiyan.

"Rifiuti di CO ₂ da dire, una centrale elettrica o una fabbrica di cemento, può essere passato attraverso questo elettrolizzatore, e all'interno abbiamo il nostro materiale di ossido di zinco spruzzato a fiamma sotto forma di un elettrodo. Quando passiamo i rifiuti CO ₂ in, viene elaborato utilizzando l'elettricità e viene rilasciato da una presa come syngas in una miscela di CO e idrogeno, " lui dice.

I ricercatori dicono in effetti, stanno chiudendo il ciclo del carbonio nei processi industriali che creano gas serra dannosi. E apportando piccole modifiche al modo in cui le nanoparticelle vengono bruciate con la tecnica FSP, possono determinare l'eventuale mix degli elementi costitutivi del syngas prodotti dalla conversione dell'anidride carbonica.

"Al momento si genera syngas utilizzando il gas naturale, quindi dai combustibili fossili, "Dice il dottor Daiyan. "Ma stiamo usando l'anidride carbonica di scarto e poi la convertiamo in gas di sintesi in un rapporto che dipende dall'industria in cui si desidera utilizzarla".

Per esempio, un rapporto uno a uno tra il monossido di carbonio e l'idrogeno si presta al syngas che può essere utilizzato come combustibile. Ma un rapporto di quattro parti di monossido di carbonio e una parte di idrogeno è adatto per la creazione di materie plastiche, dice il dottor Daiyan.

Economico e accessibile

Nella scelta dell'ossido di zinco come catalizzatore, i ricercatori hanno assicurato che la loro soluzione è rimasta un'alternativa più economica a ciò che è stato precedentemente tentato in questo spazio.

"I tentativi passati hanno utilizzato materiali costosi come il palladio, ma questo è il primo caso in cui un materiale molto economico e abbondante, estratto localmente in Australia, è stata applicata con successo al problema della conversione dell'anidride carbonica dei rifiuti, "Dice il dottor Daiyan.

Il Dr. Lovell aggiunge che ciò che rende interessante questo metodo è l'utilizzo del sistema a fiamma FSP per creare e controllare questi materiali preziosi.

"Significa che può essere utilizzato industrialmente, può essere ridimensionato, è velocissimo nella realizzazione dei materiali e molto efficace, " lei dice.

"Non dobbiamo preoccuparci di complicate tecniche di sintesi che utilizzano metalli e precursori molto costosi:possiamo bruciarlo e in 10 minuti abbiamo queste particelle pronte per l'uso. E controllando come le bruciamo, possiamo controllare quei rapporti di elementi costitutivi di syngas desiderati."

Ingrandimento

Mentre il duo ha già costruito un elettrolizzatore che è stato testato con CO . di scarto ₂ gas che contiene contaminanti, ridimensionare la tecnologia fino al punto in cui potrebbe convertire tutta l'anidride carbonica di scarto emessa da una centrale elettrica è ancora una strada da percorrere.

"L'idea è che possiamo prendere una fonte puntuale di CO ₂ , come una centrale elettrica a carbone, una centrale elettrica a gas, o anche una miniera di gas naturale dove si libera un'enorme quantità di CO . pura ₂ e possiamo essenzialmente adattare questa tecnologia alla parte posteriore di questi impianti. Quindi potresti catturare la CO . prodotta ₂ e convertirlo in qualcosa di enorme valore per l'industria, "dice il dottor Lovell.

Il prossimo progetto del gruppo sarà quello di testare i propri nanomateriali in un ambiente con gas di scarico per garantire che siano tolleranti alle condizioni difficili e ad altre sostanze chimiche presenti nei gas di scarico industriali.