I ricercatori dell'Università di Newcastle hanno sviluppato una nuova classe di membrane autoformanti per separare l'anidride carbonica da una miscela di gas.

Operando come un filtro per il caffè, lascia passare gas innocui, come l'azoto, uscire nell'atmosfera e quindi l'anidride carbonica può essere elaborata.

Il team ritiene che il sistema possa essere applicabile per l'uso nei processi di separazione dell'anidride carbonica, o per proteggere l'ambiente o nell'ingegneria delle reazioni.

Facendo crescere la parte costosa della membrana, realizzata in argento, durante il funzionamento della membrana, hanno drasticamente ridotto la domanda di argento e il costo della membrana.

L'opera è pubblicata in Scienze energetiche e ambientali e il dottor Greg Mutch, NUAcT Fellow della Scuola di Ingegneria, Università di Newcastle, Regno Unito spiega, "Non abbiamo costruito l'intera membrana dall'argento, invece abbiamo aggiunto una piccola quantità di argento e l'abbiamo fatto crescere all'interno della membrana aggiungendo la funzionalità che desideravamo.

"Più importante, le prestazioni della membrana sono al livello richiesto per essere competitiva con i processi di cattura del carbonio esistenti, infatti, probabilmente ridurrebbe in modo significativo le dimensioni dell'attrezzatura richiesta e potenzialmente ridurrebbe i costi operativi."

Che cos'è la cattura del carbonio e perché è necessaria?

Le emissioni di anidride carbonica sono il principale motore del cambiamento climatico. Attualmente, il nostro clima è di circa 1 °C più caldo rispetto ai tempi preindustriali. Abbiamo già emesso abbastanza anidride carbonica per riscaldare il pianeta oltre 1,5 °C (c'è un ritardo tra le emissioni e il riscaldamento), e abbiamo accordi internazionali in atto per garantire che non superiamo i 2 °C.

Il riscaldamento oltre i 2°C avrà conseguenze disastrose, compresi gli impatti sulla salute umana, disponibilità di cibo, migrazioni su larga scala e il nostro ambiente. Abbiamo urgentemente bisogno di nuovi materiali e processi che riducano la quantità di anidride carbonica che emettiamo nell'atmosfera:queste tecnologie sono chiamate cattura e stoccaggio del carbonio (CCS).

Sebbene stiamo facendo grandi sforzi con le energie rinnovabili e i veicoli elettrici, il mondo è ancora prevalentemente alimentato da combustibili fossili ed è molto improbabile che saremo in grado di ridurre tale contributo in tempo per limitare il riscaldamento a meno di 2 °C.

Inoltre, grandi esercizi di modellazione come quello del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici, hanno ripetutamente dimostrato che il modo più conveniente per rallentare il riscaldamento globale coinvolge sempre una quantità significativa di CCS (in combinazione con, ad esempio, le tecnologie di energia rinnovabile).

La membrana autoformante

In un metodo mai provato prima e descritto nel documento di ricerca, supporti di ossido di alluminio in forma di pellet e tubolare sono stati utilizzati per far crescere la membrana d'argento. L'argento è stato aggiunto alla membrana, e le condizioni sperimentate durante il funzionamento hanno costretto l'argento a crescere all'interno della membrana, conferendo prestazioni più elevate.

Utilizzando la tomografia microcomputerizzata a raggi X, il team è stato in grado di guardare all'interno della membrana e confermare che la permeazione di CO ₂ e O2 ha stimolato l'autoassemblaggio dei dendriti d'argento.

È importante sottolineare che è stato dimostrato che le prestazioni della membrana, attraverso misurazioni della permeazione, sono al livello richiesto per essere competitivi con i processi di cattura del carbonio esistenti. La permeabilità della membrana era di un ordine di grandezza superiore a quella richiesta, e il flusso di CO ₂ è stato il più alto riportato per questa classe di membrane.

Il Dr. Mutch ha aggiunto:"Questi risparmi sono importanti:il costo della cattura del carbonio è uno dei fattori chiave che limitano l'adozione della tecnologia. Esiste una metrica comune per le prestazioni della membrana:il "limite superiore". Poiché la nostra membrana si basa su un unico meccanismo di trasporto, evitiamo i limiti della maggior parte dei materiali a membrana e andiamo ben oltre il limite superiore!

"Speriamo che questo studio ispiri nuovi modi per formare membrane, che abbassano i costi, oltre a stimolare l'interesse per questa nuova classe di membrane per applicazioni future per proteggere il nostro ambiente."