Pubblicato sulla rivista ACS Catalysis , I ricercatori dell'UM hanno studiato l'utilizzo della ftalocianina di cobalto come catalizzatore per convertire l'anidride carbonica in metanolo attraverso molteplici fasi di reazione. Il primo passaggio converte l'anidride carbonica (CO₂ ) in monossido di carbonio (CO) e la seconda fase converte la CO in metanolo.

Questo approccio presenta un metodo sostenibile per ridurre le emissioni di gas serra offrendo allo stesso tempo una strada per produrre energia pulita.

Gli scienziati hanno cercato a lungo di trovare un modo per convertire chimicamente la CO₂ in combustibili come il metanolo. Il metanolo potrebbe essere potenzialmente utilizzato per alimentare i veicoli in modo più rispettoso dell'ambiente.

Mentre la conversione di CO₂ al metanolo è stato industrializzato, ottenere questa trasformazione su larga scala attraverso processi elettrochimici si è rivelata una sfida significativa.

"Il nostro approccio è unico perché siamo in grado di riunire e collegare tutta la conoscenza che ogni campo ha sullo stesso problema. Abbiamo scienziati e ingegneri tutti all'interno di un team, che fanno brainstorming e raccolgono approfondimenti per progettare e comprendere il sistema nel miglior modo possibile ", ha affermato l'autore co-primario Kevin Rivera-Cruz, che ha recentemente conseguito un dottorato in chimica presso la UM.

La ftalocianina di cobalto agisce come un gancio molecolare per la CO₂ o molecole di CO. La disposizione di queste molecole attorno al metallo cobalto (la geometria) è cruciale perché determina la forza con cui ciascuna molecola di gas si lega. Il problema, hanno scoperto, è che la ftalocianina di cobalto si lega molto più fortemente alla CO₂ molecole rispetto alle molecole di CO. Per questo motivo, una volta prodotta la CO nella prima fase, la CO viene sostituita da un'altra CO₂ molecola prima che possa essere ulteriormente convertita in metanolo.

Utilizzando modelli computazionali avanzati, i ricercatori hanno calcolato che la ftalocianina di cobalto lega la CO₂ più di tre volte più strettamente di quanto lega il monossido di carbonio. Lo hanno confermato anche attraverso esperimenti che misuravano la velocità di reazione al variare della quantità di CO₂ e CO.

I ricercatori hanno dimostrato che la differenza nell'affinità di legame ha a che fare con il modo in cui gli elettroni del catalizzatore interagiscono con la CO₂ e molecole di CO. Per risolvere questo problema, i ricercatori suggeriscono di riprogettare il catalizzatore di cobalto ftalocianina per rafforzare il modo in cui interagisce con la CO e ridurre la forza con cui si lega alla CO₂ .

La risoluzione di questo ostacolo potrebbe aprire la strada all'utilizzo di catalizzatori come la ftalocianina di cobalto per convertire in modo efficiente la CO₂ rifiuti in combustibile metanolo su larga scala.