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La CO₂ generata dall’uomo è uno dei principali motori del cambiamento climatico. Mentre la cattura diretta dell'aria ha storicamente preso di mira i gas di scarico ad alta concentrazione provenienti dalle centrali elettriche, un materiale rivoluzionario ora si dimostra promettente per l'estrazione di CO₂ dai livelli molto più bassi presenti nell'aria esterna di tutti i giorni.
In una recente pubblicazione su Nature, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley, in collaborazione con colleghi di Chicago e in Germania, hanno descritto COF‑999, una solida struttura organica covalente che cattura la CO₂ dall’aria ambiente. COF‑999 è costruito su alcuni dei legami chimici più forti conosciuti (doppi legami covalenti carbonio-azoto e carbonio-carbonio) e i suoi pori sono funzionalizzati con ammine, migliorando l'assorbimento di CO₂.
"Abbiamo posizionato una polvere fine del materiale in un tubo e fatto fluire l'aria esterna di Berkeley, con un intervallo compreso tra 410 e 517 parti per milione, attraverso di esso. Dopo 100 cicli, il materiale non ha mostrato alcuna degradazione visibile e ha rimosso completamente la CO₂ dall'aria", ha affermato Omar Yaghi, professore di chimica James and Neeltje Tretter dell'UC Berkeley e autore senior dello studio.
Il risultato è un materiale con prestazioni senza precedenti nella cattura diretta dell’aria. La sua capacità di legare la CO₂ a concentrazioni ambientali offre un nuovo percorso per mantenere la CO₂ atmosferica al di sotto di 450 ppm, una soglia che gli scienziati ritengono necessaria per evitare i peggiori impatti climatici.
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Zihui Zhou, primo autore e studente laureato alla UC Berkeley, ha spiegato che mentre la CO₂ atmosferica è attualmente superiore a 420 ppm, si prevede che la concentrazione raggiunga 500-550 ppm prima che le tecnologie di cattura dei gas di scarico siano completamente implementate. Per tornare ai livelli preindustriali, ovvero circa 400 ppm o meno, sarà essenziale la cattura diretta dell'aria.
Sorprendentemente, meno di 0,5 libbre di COF‑999 possono assorbire la stessa quantità di CO₂ che un albero maturo sequestra in un anno, ripristinando potenzialmente i livelli atmosferici a quelli osservati un secolo fa. Il materiale cattura inoltre la CO₂ dieci volte più velocemente rispetto ai sistemi esistenti di cattura diretta dell'aria e la rilascia a temperature più basse, migliorando l'efficienza energetica.
Inoltre, l'ultima iterazione di COF‑999 ha resistito a 300 cicli continui di cattura-rilascio senza alcuna perdita di capacità, indicando una durabilità che potrebbe supportare migliaia di cicli nel corso della sua vita. Yaghi ha osservato che il team prevede di raddoppiare la capacità del materiale entro il 2025.
