L'inquinamento da anidride carbonica continua a cambiare il clima globale. I ricercatori sanno come individuare tale inquinamento, anche su base regionale e quasi in tempo reale. Nell'ambito di una soluzione all'inquinamento da anidride carbonica, molti studi si concentrano su come convertire questo inquinante in un combustibile, come il metanolo. I catalizzatori a base di rame sono uno strumento per tali conversioni. La comprensione della corrispondente chimica passo dopo passo è essenziale per ottimizzare la conversione dell'inquinante di anidride carbonica in carburante a metanolo. Tuttavia, i dettagli di questa chimica rimangono poco chiari; sono necessari esperimenti per testare ipotesi attualmente basate su simulazioni al computer.

Ora, in uno studio recentemente pubblicato su Journal of the American Chemical Society ricercatori dell'Università di Tsukuba e partner che collaborano hanno misurato sperimentalmente l'idrogenazione del formiato adsorbito dal rame. Questo studio aiuterà i ricercatori a ottimizzare le fasi critiche del suddetto processo inquinante-combustibile, accelerando così la produzione di metanolo.

"L'idrogenazione dell'anidride carbonica in metanolo è una potenziale tecnologia chiave per la produzione di combustibili e materie prime chimiche, ma l'ottimizzazione della reazione rimane difficile", spiega il dott. Kotaro Takeyasu, autore senior. "Questo perché è difficile rilevare sperimentalmente intermedi chimici nel meccanismo di reazione passo dopo passo."

La spettroscopia di assorbimento della riflessione a infrarossi e il desorbimento a temperatura programmata sono stati fondamentali per ottenere due risultati principali. In primo luogo, a una temperatura di 200 Kelvin, l'esposizione all'idrogeno atomico corrispondeva all'idrogenazione del formiato adsorbito. L'esatta natura chimica del prodotto non è ancora chiara. È stato inoltre riscontrato che, a una temperatura di 250 Kelvin, il formiato idrogenato si decompone nuovamente in formiato adsorbito o formaldeide gassosa, in un rapporto 96:4.

"Sulla base del nostro lavoro sperimentale e computazionale, l'energia di attivazione dell'idrogenazione del formiato adsorbito è di circa 121 kilojoule per mole", afferma il dottor Takeyasu. "I nostri risultati sono coerenti con i risultati riportati degli studi di sintesi del metanolo."

Le leghe rame-zinco sono particolarmente comuni in questa linea di lavoro. Il gruppo di ricerca sta attualmente studiando come le energie di attivazione riportate nel presente studio si confrontano con leghe catalitiche particolarmente utili, che richiedono anche indagini sperimentali e computazionali.

I risultati di questo studio aiuteranno i ricercatori a ottimizzare la produzione di metanolo dall'anidride carbonica. Tale lavoro aiuterà a convertire un inquinante atmosferico in carburante per veicoli e materie prime chimiche per l'industria. Fornisce un mezzo per aggiungere valore all'anidride carbonica, che è comunemente considerata un rifiuto. Ottimizzando la reazione di idrogenazione qui descritta, i ricercatori potrebbero disporre di un nuovo strumento per sfruttare al massimo le risorse limitate. + Esplora ulteriormente

Scoperta di un nuovo catalizzatore per l'idrogenazione dell'anidride carbonica a metanolo altamente attiva e selettiva