L’anidride carbonica è la principale responsabile delle emissioni di gas serra, responsabili del riscaldamento globale e del cambiamento climatico. Cattura diretta di CO2 nell'aria è una delle soluzioni proposte per ridurne la concentrazione nell'atmosfera, ma combinare questo processo con il suo recupero e trasformazione in prodotti a valore aggiunto è molto complesso e richiede un'interazione finemente bilanciata tra questo elemento e gli adsorbenti che ne permettono la cattura e conversione in prodotti a valore aggiunto.
Un gruppo di ricerca dell'Universitat Jaume I di Castelló ha dimostrato una nuova metodologia che combina la cattura diretta di CO2 dall'aria e la sua conversione efficiente e selettiva in carbonati ciclici senza utilizzare epossidi come substrati (il che è prezioso dal punto di vista della sicurezza poiché gli epossidi sono potenzialmente esplosivi).
Il sistema utilizza sali organici commerciali a basso costo, privi di metalli. Le condizioni di reazione moderate impiegate (a temperatura ambiente o fino a 40ºC) e la varietà di substrati utilizzati dimostrano la versatilità della metodologia proposta. I risultati sono pubblicati sulla rivista ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
"Il grosso problema e la grande difficoltà di questo metodo - spiega la ricercatrice Marcileia Zanatta - è che la CO2 nell'aria ha una concentrazione molto bassa, circa lo 0,04%, e ciò significa che la reazione di cattura è molto lenta e la sua conversione in un altro prodotto richiede condizioni molto drastiche." Nel sistema sviluppato presso l'Università pubblica di Castelló, "siamo riusciti per catturarlo in 16 ore, che è un ritmo considerevolmente più veloce rispetto alle circa 40 ore riportate in letteratura," afferma lo scienziato.
Lo sviluppo di un unico materiale che combina capacità catalitiche e di assorbimento per funzionare contemporaneamente in entrambi i livelli di CO2 l'acquisizione e la conversione è una sfida molto attraente ma complessa. In questo caso è stato dimostrato un processo sequenziale, dove CO2 viene prima catturato sotto forma di bicarbonato e poi trasformato in carbonati ciclici. La semplicità e il basso costo associati alla CO2 la cattura, combinata con l'efficienza del processo di trasformazione, apre le porte a un'ampia gamma di metodologie di cattura diretta dell'aria e processi di conversione (DACC).
L'uso di substrati a base di biomassa (che sono anche più economici degli epossidi), di anidride carbonica catturata direttamente dall'aria e di un adsorbente economico e disponibile in commercio "rendono questa metodologia molto vantaggiosa e attraente per lo sviluppo di percorsi chimici sintetici sostenibili per generare carbonati ciclici", afferma il ricercatore Víctor Sans, "e questo rappresenta un approccio economico sostenibile e circolare alla cattura e alla valorizzazione dei gas serra". Sans sostiene che "è stata una sfida scientifica catturare e trasformare l'anidride carbonica con un unico sistema, ma siamo riusciti a creare un ponte tra i due."
La produzione di carbonati ciclici da CO2 è molto interessante dal punto di vista della sostenibilità, in quanto è pienamente efficiente in termini atomici, ovvero il prodotto finale ingloba tutti i materiali coinvolti nel processo, senza creare alcun sottoprodotto. I carbonati ciclici sono importanti sostanze chimiche industriali con diverse applicazioni:solventi ecologici, batterie agli ioni di litio, vernici e rivestimenti, resine, precursori di materiali polimerici e lavorazione dei polimeri nella chimica fine.
Ulteriori informazioni: Marcileia Zanatta et al, Cattura diretta dell'aria e conversione integrata dell'anidride carbonica in carbonati ciclici con sali organici di base, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2023). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c00890
Informazioni sul giornale: Chimica e ingegneria sostenibile ACS
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