I ricercatori dell'Università di Stoccolma sono stati per la prima volta in grado di studiare la superficie di un catalizzatore rame-zinco quando l'anidride carbonica viene ridotta a metanolo. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Science . Una migliore conoscenza del processo catalitico e la possibilità di trovare materiali ancora più efficienti apre le porte a una transizione verde nell'industria chimica.

Il metanolo è attualmente una delle più importanti sostanze chimiche di base petrolchimiche, con una produzione annua di 110 milioni di tonnellate, può essere convertito in decine di migliaia di prodotti diversi e utilizzato per la fabbricazione, ad esempio, di materie plastiche, detergenti, prodotti farmaceutici e combustibili . Il metanolo ha anche il potenziale per diventare un futuro vettore energetico in cui, ad esempio, il carburante per l'aviazione può essere prodotto utilizzando l'anidride carbonica e l'idrogeno catturati dall'elettrolisi dell'acqua invece di utilizzare il gas naturale. Una futura trasformazione verde dell'industria chimica, simile a quella dell'acciaio verde, dove l'energia eolica o solare guida le celle elettrolitiche è quindi una possibilità.

"La sfida è stata quella di studiare sperimentalmente la superficie del catalizzatore con metodi sensibili alla superficie in condizioni di reazione reali a pressioni e temperature relativamente elevate. Per molti anni queste condizioni non sono state realizzabili e diverse ipotesi sulla disponibilità dello zinco come ossido, metallico o in lega con rame è sorto ma non può essere verificato in modo univoco", afferma Anders Nilsson, professore di fisica chimica all'Università di Stoccolma.

"È fantastico essere stati in grado di far luce su questo complesso argomento della formazione di metanolo sul catalizzatore rame-zinco dopo molti anni di sforzi", afferma Peter Amann, primo autore della pubblicazione.

"La cosa speciale è che abbiamo costruito uno strumento di spettroscopia fotoelettronica a Stoccolma che consente di studiare le superfici del catalizzatore ad alte pressioni e quindi essere in grado di osservare direttamente cosa succede quando ha luogo la reazione", afferma David Degerman, Ph.D. studente in fisica chimica all'Università di Stoccolma. "Abbiamo aperto una nuova porta nella catalisi con il nostro nuovo strumento."

"Siamo riusciti utilizzando il nostro strumento per dimostrare che lo zinco è legato con il rame proprio in superficie e questo fornisce siti atomici speciali in cui il metanolo viene creato dall'anidride carbonica", afferma Chris Goodwin, ricercatore in Fisica chimica presso l'Università di Stoccolma. "Durante i processi industriali, viene miscelata una piccola quantità di monossido di carbonio, che impedisce la formazione di ossido di zinco dall'anidride carbonica".

"Avere il nostro strumento di Stoccolma in una delle sorgenti di raggi X più luminose del mondo presso il PETRA III ad Amburgo è stato fondamentale per condurre lo studio", afferma Patrick Lömker, Postdoc presso l'Università di Stoccolma. "Ora possiamo immaginare il futuro con fonti ancora più luminose quando la macchina verrà aggiornata a PETRA IV."

"Ora abbiamo gli strumenti per condurre ricerche che portino a possibili altri materiali catalizzatori che possono essere utilizzati meglio per adattarsi insieme all'idrogeno prodotto dall'elettrolisi per la transizione verde dell'industria chimica, che oggi è completamente a base fossile e rappresenta l'8% del le emissioni mondiali di anidride carbonica", afferma Anders Nilsson. + Esplora ulteriormente

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