Anidride carbonica atmosferica (CO ₂ ) è una delle principali cause del riscaldamento globale, ma questo gas potrebbe anche essere una risorsa preziosa. I ricercatori della KAUST hanno sviluppato un catalizzatore efficiente che utilizza l'energia della luce per convertire la CO ₂ e l'idrogeno in metano (CH4). Questo contrasta il rilascio di CO ₂ quando il metano viene bruciato come combustibile.

Molti ricercatori in tutto il mondo stanno esplorando modi per convertire la CO ₂ in utili sostanze chimiche a base di carbonio, ma i loro sforzi sono stati limitati da basse efficienze che limitano il potenziale per l'applicazione su larga scala.

"Il nostro approccio si basa sulla combinazione sinergica di luce e calore, noto come effetto fototermico, " afferma il postdoc Diego Mateo. Spiega che il calore è generato dall'interazione della luce con il catalizzatore, quindi le due forme di energia provengono dalla luce assorbita.

Alcuni altri approcci industriali richiedono il riscaldamento da fonti esterne per raggiungere temperature fino a 500 gradi Celsius. La ricerca KAUST dimostra che la reazione può essere ottenuta utilizzando solo l'effetto fototermico della luce diurna.

Il catalizzatore è costituito da nanoparticelle di nichel su uno strato di titanato di bario. Cattura la luce in un modo che spinge gli elettroni in stati ad alta energia, noti come "elettroni caldi". Questi elettroni iniziano quindi la reazione chimica che invia CO ₂ torna a metano. In condizioni ottimali, il catalizzatore genera metano con quasi il 100% di selettività e con un'efficienza impressionante.

Un grande vantaggio è l'ampia gamma dello spettro di luce imbrigliato, comprese tutte le lunghezze d'onda visibili, oltre ai raggi ultravioletti a cui si limitano molti catalizzatori. Ciò è estremamente significativo poiché la luce ultravioletta comprende solo dal 4 al 5% dell'energia disponibile alla luce del sole.

"Crediamo fermamente che la nostra strategia, in combinazione con altra CO . esistente ₂ tecniche di cattura, potrebbe essere un modo sostenibile per convertire questo gas serra nocivo in prezioso carburante, "dice Matteo.

Eventuali combustibili a base di CO ₂ rilascerebbero ancora quel gas quando vengono bruciati, ma il CO ₂ potrebbe essere ripetutamente riciclato dall'atmosfera per alimentare e viceversa, piuttosto che essere continuamente rilasciato bruciando combustibili fossili.

I ricercatori stanno anche cercando di ampliare le applicazioni del loro approccio. "Una strategia per la nostra ricerca futura è quella di passare alla produzione di altre sostanze chimiche preziose, come il metanolo, "dice Jorge Guascone, che ha guidato il gruppo di ricerca. I ricercatori vedono anche il potenziale per l'utilizzo dell'energia luminosa per alimentare la produzione di sostanze chimiche che non contengono carbonio, come l'ammoniaca (NH ₃ ).