Conversione dell'anidride carbonica in metanolo, un combustibile alternativo potenzialmente rinnovabile, offre l'opportunità di formare contemporaneamente un combustibile alternativo e ridurre le emissioni di anidride carbonica.

Ispirato da processi naturali, un team di chimici del Boston College ha utilizzato un sistema multicatalizzatore per convertire l'anidride carbonica in metanolo alle temperature più basse riportate con elevata attività e selettività, i ricercatori hanno riportato in una recente edizione online della rivista chimica .

La scoperta del team è stata resa possibile installando più catalizzatori in un unico sistema costruito all'interno di un materiale cristallino poroso simile a una spugna noto come struttura metallo-organica, hanno affermato i professori associati di chimica del Boston College Jeffery Byers e Frank Tsung, principali autori del rapporto.

Trattenuto dalla spugna, i catalizzatori separati lavorano in armonia. Senza l'isolamento delle specie cataliticamente attive in questo modo, la reazione non è proseguita e non è stato ottenuto alcun prodotto, hanno riferito.

Il team ha tratto ispirazione dal meccanismo biologico nelle cellule, che utilizzano reazioni chimiche multicomponente con grande efficienza, disse Tsung.

Il team ha impiegato la separazione del catalizzatore attraverso la chimica ospite-ospite, in cui una molecola "ospite" è incapsulata in un materiale "ospite" per formare un nuovo composto chimico, al fine di convertire l'anidride carbonica in metanolo. L'approccio, ispirato dalle trasformazioni catalitiche multicomponente in natura, ha convertito un gas serra in un combustibile rinnovabile evitando un'elevata domanda catalitica su una singola specie.

"Ci siamo riusciti incapsulando uno o più catalizzatori in una struttura metallo-organica e applicando il costrutto ospite-ospite risultante in catalisi in tandem con un altro complesso di metalli di transizione, " disse Tsung.

Il gruppo, che includeva lo studente laureato Thomas M. Rayder e lo studente universitario Enric H. Adillon, hanno deciso di determinare se potrebbero sviluppare un approccio per integrare catalizzatori incompatibili al fine di convertire l'anidride carbonica in metanolo a bassa temperatura e con elevata selettività, disse Byers.

Nello specifico, volevano scoprire se ci sono vantaggi specifici in questo approccio rispetto agli attuali sistemi all'avanguardia per la conversione dell'anidride carbonica in metanolo a base di metalli di transizione.

"Il posizionamento di più catalizzatori complessi di metalli di transizione nella giusta posizione in un sistema è fondamentale per il ribaltamento della reazione, ", ha detto Byers. "Allo stesso tempo, l'incapsulamento di questi catalizzatori ha consentito la riciclabilità nel sistema catalitico multicomponente".

Queste proprietà rendono il costrutto del catalizzatore multicomponente più rilevante dal punto di vista industriale, che potrebbe aprire la strada a un risparmio di carburante a emissioni zero, le ricerche hanno detto.

Oltre a ottenere l'isolamento del sito incapsulando i catalizzatori, che ha portato all'attività del catalizzatore e alla riciclabilità, il team ha scoperto una caratteristica autocatalitica del catalizzatore che ha consentito di eseguire la reazione senza la necessità di grandi quantità di additivi. La maggior parte dei rapporti precedenti per reazioni simili utilizzano grandi quantità di additivi, ma l'approccio del team evita questa necessità ed è il primo ad utilizzare l'anidride carbonica in una reazione legata all'energia, disse Tsung.

Il team prevede di effettuare ulteriori ricerche sulla modularità sia del metodo di incapsulamento che delle strutture metallo-organiche per acquisire una comprensione più profonda del sistema multicomponente e ottimizzarlo ulteriormente, così come accedere a nuovi, reattività inesplorata attraverso la formazione di nuovi costrutti ospite-ospite, disse Tsung.