Le piante non hanno eguali nella loro capacità di catturare CO ₂ dall'aria, ma questo beneficio è temporaneo, poiché i raccolti avanzati rilasciano carbonio nell'atmosfera, principalmente attraverso la decomposizione. I ricercatori hanno proposto una soluzione più permanente, e anche utile, destino di questo carbonio catturato trasformando le piante in un prezioso materiale industriale chiamato carburo di silicio (SiC), offrendo una strategia per trasformare un gas serra atmosferico in un materiale di valore economico e industriale.

In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista I progressi di RSC il 27 aprile 2021, gli scienziati del Salk Institute hanno trasformato il tabacco e le bucce di mais in SiC e hanno quantificato il processo con più dettagli che mai. Questi risultati sono fondamentali per aiutare i ricercatori, come i membri della Harnessing Plants Initiative di Salk, valutare e quantificare le strategie di sequestro del carbonio per mitigare potenzialmente i cambiamenti climatici come CO ₂ livelli continuano a salire a livelli senza precedenti.

"Lo studio offre un resoconto molto accurato di come produci questa preziosa sostanza e di quanti atomi di carbonio hai estratto dall'atmosfera. E con quel numero, puoi iniziare a estrapolare quale ruolo potrebbero svolgere le piante nella mitigazione dei gas serra e allo stesso tempo nella conversione di un sottoprodotto industriale, CO ₂ , in materiali preziosi utilizzando sistemi naturali come la fotosintesi, ", afferma l'autore corrispondente e il professore di Salk Joseph Noel.

SiC, noto anche come carborundum, è un materiale ultraduro utilizzato in ceramica, carta vetrata, semiconduttori e LED. Il team di Salk ha utilizzato un metodo precedentemente riportato per trasformare il materiale vegetale in SiC in tre fasi contando i carboni ad ogni passaggio:in primo luogo, i ricercatori coltivavano tabacco, scelto per la sua breve stagione di crescita, da seme. Quindi hanno congelato e macinato le piante raccolte in una polvere e l'hanno trattata con diversi prodotti chimici tra cui un composto contenente silicio. Nella terza e ultima fase, le piante in polvere sono state pietrificate (trasformate in una sostanza pietrosa) per produrre SiC, un processo che prevede il riscaldamento del materiale fino a 1600 C.

"La parte gratificante è stata che siamo stati in grado di dimostrare quanto carbonio può essere sequestrato dai prodotti di scarto agricoli come le bucce di mais mentre si produce un prezioso, materiale verde tipicamente prodotto da combustibili fossili, " dice la prima autrice Suzanne Thomas, un ricercatore del personale Salk.

Attraverso l'analisi elementare delle polveri vegetali, gli autori hanno misurato un 50, aumento di 000 volte del carbonio sequestrato dal seme alla pianta coltivata in laboratorio, dimostrando l'efficienza degli impianti nell'abbattimento del carbonio atmosferico. Al riscaldamento ad alte temperature per la pietrificazione, il materiale vegetale perde un po' di carbonio come una varietà di prodotti di decomposizione, ma alla fine conserva circa il 14% del carbonio catturato dalla pianta.

I ricercatori hanno calcolato che il processo per produrre 1,8 g di SiC richiedeva circa 177 kW/h di energia, con la maggior parte di tale energia (70 percento) utilizzata per il forno nella fase di pietrificazione. Gli autori fanno notare che gli attuali processi di produzione del SiC comportano costi energetici comparabili. Quindi, mentre l'energia di produzione richiesta significa che il processo da impianto a SiC non è a emissioni zero, il team suggerisce che le nuove tecnologie create dalle società di energia rinnovabile potrebbero ridurre i costi energetici.

"Questo è un passo avanti verso la produzione di SiC con un approccio ecologicamente responsabile, ", afferma James La Clair, autore e scienziato in visita di Salk.

Prossimo, il team spera di esplorare questo processo con una più ampia varietà di piante, in particolare piante come equiseto o bambù, che contengono naturalmente grandi quantità di silicio.