L’ossido di magnesio è un materiale promettente per catturare l’anidride carbonica direttamente dall’atmosfera e iniettarla in profondità nel sottosuolo per limitare gli effetti del cambiamento climatico. Ma per rendere il metodo economico sarà necessario scoprire la velocità con cui viene assorbita l'anidride carbonica e in che modo le condizioni ambientali influenzano le reazioni chimiche coinvolte.
Gli scienziati dell'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia hanno analizzato una serie di campioni di cristalli di ossido di magnesio esposti all'atmosfera per decenni e un altro per giorni o mesi, per valutare la velocità di reazione. Hanno scoperto che l'anidride carbonica viene assorbita più lentamente in periodi di tempo più lunghi a causa di uno strato reattivo che si forma sulla superficie dei cristalli di ossido di magnesio.
I risultati sono pubblicati sulla rivista Environmental Science &Technology .
"Questo strato reagito è un mix complicato di diversi solidi, che limita la capacità delle molecole di anidride carbonica di trovare ossido di magnesio fresco con cui reagire. Per rendere questa tecnologia economica, stiamo ora cercando modi per superare questo effetto corazza", ha affermato l'ORNL. Juliane Weber, la ricercatrice principale del progetto.
Andrew Stack, uno scienziato dell'ORNL e membro del team del progetto, ha dichiarato:"Se riusciamo a farlo, questo processo potrebbe essere in grado di raggiungere l'obiettivo Earthshot di Carbon Negative Energy di catturare livelli di gigatonnellate di anidride carbonica dall'aria per meno di 100 dollari al giorno". tonnellata di anidride carbonica."
La maggior parte delle ricerche precedenti, volte a comprendere la velocità con cui si verificano le reazioni chimiche dell’ossido di magnesio e dell’anidride carbonica, si basavano su calcoli approssimativi piuttosto che su test sui materiali. Lo studio ORNL segna la prima volta che viene condotto un test multidecennale per determinare la velocità di reazione su scale temporali lunghe. Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione presso il Center for Nanophase Materials Science, o CNMS, presso l'ORNL, i ricercatori hanno scoperto che si forma uno strato reagito. Questo strato è costituito da una varietà di fasi complesse cristalline e amorfe idratate e carbonatiche.
"Inoltre, eseguendo alcune simulazioni computerizzate di modellazione del trasporto reattivo, abbiamo determinato che man mano che lo strato reagito si accumula, diventa sempre più efficace nel bloccare l'anidride carbonica impedendole di trovare ossido di magnesio fresco con cui reagire", ha affermato il ricercatore dell'ORNL Vitaliy Starchenko. "Pertanto, andando avanti, stiamo cercando modi per aggirare questo processo per consentire all'anidride carbonica di trovare una nuova superficie con cui reagire."
Le simulazioni al computer aiutano scienziati e ingegneri a capire come si evolve lo strato reagito e cambia il modo in cui le sostanze si muovono attraverso di esso nel tempo. I modelli computerizzati consentono previsioni riguardanti le reazioni e il movimento dei materiali nei sistemi naturali e ingegnerizzati, come le scienze dei materiali e la geochimica.
Ulteriori informazioni: Juliane Weber et al, L'armatura di MgO mediante uno strato di passivazione impedisce la cattura diretta di CO2 dall'aria, Scienza e tecnologia ambientale (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c04690
Informazioni sul giornale: Scienze e tecnologie ambientali
Fornito da Oak Ridge National Laboratory
