Se la CO ₂ contenuto dell'atmosfera non deve aumentare ulteriormente, l'anidride carbonica deve essere convertita in qualcos'altro. Però, come CO ₂ è una molecola molto stabile, questo può essere fatto solo con l'aiuto di catalizzatori speciali. Il problema principale con tali catalizzatori è stato finora la loro mancanza di stabilità:dopo un certo tempo, molti materiali perdono le loro proprietà catalitiche.

A TU Vienna, sono in corso ricerche su una classe speciale di minerali:le perovskiti, che sono stati finora utilizzati per le celle solari, come materiali anodici o componenti elettronici piuttosto che per le loro proprietà catalitiche. Ora gli scienziati della TU Wien sono riusciti a produrre una perovskite speciale che è ottimamente adatta come catalizzatore per convertire la CO ₂ in altre sostanze utili, come i combustibili sintetici. Il nuovo catalizzatore perovskite è molto stabile e anche relativamente economico, quindi sarebbe adatto per uso industriale.

Come chiudere il ciclo del carbonio

"Siamo interessati alla cosiddetta reazione inversa di spostamento acqua-gas, " afferma il prof. Christoph Rameshan dell'Istituto di chimica dei materiali della TU Wien. "In questo processo, l'anidride carbonica e l'idrogeno vengono convertiti in acqua e monossido di carbonio. È quindi possibile elaborare ulteriormente il monossido di carbonio, per esempio in metanolo, altri materiali di base chimica o addirittura nel carburante."

Questa reazione non è nuova, ma non è stato realmente implementato su scala industriale per la CO ₂ utilizzo. Avviene ad alte temperature, il che contribuisce al fatto che i catalizzatori si rompono rapidamente. Questo è un problema particolare quando si tratta di materiali costosi, come quelli contenenti metalli rari.

Christoph Rameshan e il suo team hanno studiato come adattare un materiale della classe delle perovskiti specificamente per questa reazione, e ha avuto successo:"Abbiamo provato alcune cose e alla fine abbiamo trovato una perovskite fatta di cobalto, ferro da stiro, calcio e neodimio che ha ottime proprietà, "dice Rameshan.

Atomi che migrano attraverso il cristallo

A causa della sua struttura cristallina, la perovskite permette ad alcuni atomi di migrare attraverso di essa. Per esempio, durante la catalisi, gli atomi di cobalto dall'interno del materiale viaggiano verso la superficie e lì formano minuscole nanoparticelle, che sono poi particolarmente attivi chimicamente. Allo stesso tempo, si formano le cosiddette vacanze di ossigeno, posizioni nel cristallo in cui un atomo di ossigeno dovrebbe effettivamente sedersi. È proprio in queste posizioni vacanti che CO ₂ le molecole possono attraccare particolarmente bene, per poi essere dissociato in ossigeno e monossido di carbonio.

"Siamo stati in grado di dimostrare che la nostra perovskite è significativamente più stabile di altri catalizzatori, " dice Christoph Rameshan. "Ha anche il vantaggio che può essere rigenerato:se la sua attività catalitica svanisce dopo un certo tempo, puoi semplicemente riportarlo al suo stato originale con l'aiuto dell'ossigeno e continuare a usarlo."

Le prime valutazioni mostrano che il catalizzatore è anche economicamente promettente. "È più costoso di altri catalizzatori, ma solo di circa un fattore tre, ed è molto più resistente, " dice Rameshan. "Ora vorremmo provare a sostituire il neodimio con qualcos'altro, che potrebbe ridurre ulteriormente i costi."

L'impianto industriale con produzione di combustibile incorporata

Teoricamente, potresti usare tali tecnologie per ottenere CO ₂ fuori dall'atmosfera, ma per farlo dovresti prima concentrare l'anidride carbonica, e ciò richiede una notevole quantità di energia. È quindi più efficiente convertire prima la CO ₂ dove viene prodotto in grandi quantità, come negli impianti industriali. "Potresti semplicemente aggiungere un reattore aggiuntivo agli impianti esistenti che attualmente emettono molta CO ₂ , in cui la CO ₂ viene prima convertito in CO e poi ulteriormente elaborato, " dice Christoph Rameshan. Invece di danneggiare il clima, un tale impianto industriale genererebbe quindi ulteriori benefici.