I ricercatori dell'Università di Tsukuba e dell'Università di Osaka scoprono che un rivestimento polimerico può trasferire efficacemente le molecole di CO2 a un catalizzatore metallico, accelerando così la formazione del suo prodotto e offrendo potenziali strategie di riciclaggio dei gas serra. Credito:Università di Tsukuba
È assodato che l'accumulo di gas serra, come l'anidride carbonica (CO 2 ), nell'atmosfera contribuisce al cambiamento climatico. Perciò, CO 2 la cattura e il riciclaggio sono vitali per mitigare gli effetti ambientali dannosi e affrontare la crisi climatica. Recentemente, ricercatori dal Giappone hanno progettato un catalizzatore metallico rivestito di polimero che accelera la CO 2 conversione e offre approfondimenti sull'energia verde.
In uno studio pubblicato su Catalisi ACS , ricercatori dell'Università di Tsukuba descrivono catalizzatori di stagno poroso (Sn) rivestiti con glicole polietilenico (PEG) e mostrano come questo polimero facilita la CO 2 trasformazione in un utile combustibile a base di carbonio.
Vari polimeri possono catturare la CO 2 molecole, e catalizzatori Sn sono noti per ridurre la CO 2 ad altre molecole, come formate (HCOO-), che può essere riutilizzato per alimentare le celle a combustibile.
"Eravamo interessati a combinare queste capacità in un unico sistema catalitico in grado di eliminare la CO 2 dai suoi dintorni e riciclarlo in formate, "dice il capogruppo di ricerca, Professor Yoshikazu Ito. "Però, è difficile ottenere solo il prodotto desiderato, formato, ad alta velocità di produzione e ad alto rendimento, quindi abbiamo dovuto mettere a punto il design del catalizzatore." Il tasso di produzione di formiato di Sn rivestito con PEG era 24 volte superiore a quello di un elettrodo a piastra Sn convenzionale, e non sono stati rilevati sottoprodotti (> 99% di resa in formiato). Per comprendere questa CO . potenziata 2 -reazione di riduzione, i ricercatori hanno fabbricato un catalizzatore Sn rivestito con un'altra CO 2 -polimero catturante (polietilenimmina; PEI) la cui struttura interagisce diversamente con la CO . in ingresso 2 . Lo Sn rivestito con PEG ha comunque sovraperformato lo Sn rivestito con PEI, e considerando le caratteristiche chimiche di questi polimeri, gli autori hanno proposto che PEI detenesse il CO 2 molecole troppo strette, considerando che il PEG ha raggiunto un equilibrio chiave nel catturare e quindi rilasciare CO 2 al nucleo catalitico di Sn.
"La modellazione di questa reazione utilizzando calcoli teorici ha confermato la preferenza del PEG che trasporta CO 2 al centro Sn e ha spiegato la produzione accelerata di formiato, " spiega il dottorando, Samuel Jeong. "Però, volevamo chiarire ulteriormente il PEG-CO 2 interazioni".
Calcoli più dettagliati hanno rivelato che mentre l'assenza di polimero limita la CO . del catalizzatore Sn 2 -capacità di cattura, uno strato eccessivamente denso di PEG inibisce la CO 2 trasferimento sulla superficie metallica, diminuendo così la produzione di formiato. Perciò, uno strato completo ma relativamente scarso di PEG è ottimale per incanalare CO 2 a Sn, mantenendo una CO 2 ambiente ricco e prevenire il rilascio di sottoprodotti.
Il mantra "riduci, riutilizzare, recycle" non si riferisce più solo alle plastiche monouso. La semplice tecnica di rivestimento del catalizzatore riportata da Ito e collaboratori può essere utilizzata per sviluppare sistemi che riciclano in modo efficiente la CO 2 in composti utili, come formate, che può alimentare dispositivi a celle a combustibile che forniscono elettricità verde.
