Tianyu Zhang, studente di ingegneria chimica dell'Università di Cincinnati, mostra una fiala di grafene usata come catalizzatore per convertire l'anidride carbonica in metano. Credito:Andrew Higley/UC Creative
Gli ingegneri dell'Università di Cincinnati stanno sviluppando nuovi modi per convertire i gas serra in carburante per affrontare il cambiamento climatico e riportare a casa gli astronauti da Marte.
Jingjie Wu, assistente professore dell'UC College of Engineering and Applied Science, e i suoi studenti hanno utilizzato un catalizzatore di carbonio in un reattore per convertire l'anidride carbonica in metano. Conosciuta come la "reazione Sabatier" dal defunto chimico francese Paul Sabatier, è un processo che la Stazione Spaziale Internazionale utilizza per rimuovere l'anidride carbonica dall'aria che respirano gli astronauti e generare carburante per missili per mantenere la stazione in orbita alta.
Ma Wu sta pensando molto più in grande.
L'atmosfera marziana è composta quasi interamente da anidride carbonica. Gli astronauti potrebbero risparmiare metà del carburante di cui hanno bisogno per un viaggio di ritorno a casa facendo ciò di cui hanno bisogno sul pianeta rosso una volta arrivati, ha detto Wu.
"È come una stazione di servizio su Marte. Potresti facilmente pompare anidride carbonica attraverso questo reattore e produrre metano per un razzo, " disse Wu.
Lo studio di UC è stato pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura con i collaboratori della Rice University, Shanghai University e East China University of Science and Technology.
Wu ha iniziato la sua carriera nell'ingegneria chimica studiando le celle a combustibile per veicoli elettrici, ma ha iniziato a studiare la conversione dell'anidride carbonica nel suo laboratorio di ingegneria chimica circa 10 anni fa.
Un reattore sperimentale utilizza punti quantici di grafene come catalizzatore per convertire l'anidride carbonica in metano. Credito:Andrew Higley/UC Creative
"Mi sono reso conto che i gas serra sarebbero stati un grosso problema nella società, " Wu ha detto. "Molti paesi si sono resi conto che l'anidride carbonica è un grosso problema per lo sviluppo sostenibile della nostra società. Ecco perché penso che dobbiamo raggiungere la neutralità del carbonio".
L'amministrazione Biden si è posta l'obiettivo di raggiungere una riduzione del 50% degli inquinanti dei gas serra entro il 2030 e un'economia che si basi sulle energie rinnovabili entro il 2050.
"Ciò significa che dovremo riciclare l'anidride carbonica, " disse Wu.
Wu e i suoi studenti, tra cui l'autore principale e candidato al dottorato UC Tianyu Zhang, stanno sperimentando diversi catalizzatori come i punti quantici di grafene, strati di carbonio grandi appena nanometri, che possono aumentare la resa di metano.
Wu ha affermato che il processo promette di aiutare a mitigare i cambiamenti climatici. Ma ha anche un grande vantaggio commerciale nella produzione di carburante come sottoprodotto.
Jingjie Wu, assistente professore di ingegneria chimica della UC, a sinistra e il dottorando Tianyu Zhang stanno sperimentando diversi catalizzatori per convertire l'anidride carbonica in combustibile immagazzinabile per affrontare il cambiamento climatico. Credito:Andrew Higley/UC Creative
"Il processo è 100 volte più produttivo di quanto non fosse solo 10 anni fa. Quindi puoi immaginare che il progresso arriverà sempre più velocemente, " Wu ha detto. "Nei prossimi 10 anni, avremo molte startup per commercializzare questa tecnica".
Gli studenti di Wu stanno usando diversi catalizzatori per produrre non solo metano ma etilene. Chiamata la sostanza chimica più importante del mondo, l'etilene viene utilizzato nella produzione di materie plastiche, gomma, abbigliamento sintetico e altri prodotti.
"L'energia verde sarà molto importante. In futuro, rappresenterà un mercato enorme. Quindi ho voluto lavorarci sopra, " disse Zhang.
La sintesi del carburante dall'anidride carbonica diventa ancora più redditizia dal punto di vista commerciale se abbinata a energie rinnovabili come l'energia solare o eolica, ha detto Wu.
"In questo momento abbiamo energia verde in eccesso che buttiamo via. Possiamo immagazzinare questa energia rinnovabile in eccesso nei prodotti chimici, " Egli ha detto.
L'ingegnere chimico della UC Jingjie Wu sta sperimentando diversi catalizzatori per convertire l'anidride carbonica in combustibili come il metano per affrontare il cambiamento climatico. Credito:Andrew Higley/UC Creative
Il processo è scalabile per l'uso in centrali elettriche che possono generare tonnellate di anidride carbonica. Ed è efficiente poiché la conversione può avvenire proprio dove viene prodotta l'anidride carbonica in eccesso.
Wu ha affermato che i progressi nella produzione di carburante dall'anidride carbonica lo rendono più sicuro che gli umani metteranno piede su Marte nel corso della sua vita.
"In questo momento se vuoi tornare da Marte, dovresti portare il doppio del carburante, che è molto pesante, " disse. "E in futuro, ti serviranno altri combustibili. Quindi possiamo produrre metanolo dall'anidride carbonica e usarli per produrre altri materiali a valle. Allora forse un giorno potremmo vivere su Marte".
