Alcuni dei materiali più sottili conosciuti dall'umanità potrebbero fornire soluzioni agli scienziati nel loro tentativo di frenare gli effetti del riscaldamento globale.
Conosciuti come composti MXene e MBene, queste sostanze hanno uno spessore di pochi atomi, il che le rende bidimensionali. A causa della loro ampia superficie, i materiali hanno il potenziale per assorbire le molecole di anidride carbonica dall'atmosfera, il che potrebbe contribuire a ridurre gli effetti dannosi dei cambiamenti climatici sequestrando in modo sicuro l'anidride carbonica.
In un articolo pubblicato il 4 ottobre sulla rivista Chem , la professoressa della UC Riverside Mihri Ozkan e i suoi coautori spiegano il potenziale di MXenes e MBenes nelle tecnologie di cattura del carbonio.
"In questa revisione, abbiamo condotto un'analisi esaustiva e proposto strategie per l'implementazione diffusa di questi materiali in applicazioni su larga scala", ha affermato Mihri Ozkan, professore di azione per il clima presso il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell'UCR presso il Bourns College of Engineering. "Le loro proprietà uniche li rendono ottimi candidati per catturare l'anidride carbonica."
Secondo Ozkan, questi materiali bidimensionali possono essere progettati per catturare selettivamente l’anidride carbonica. Uno dei loro principali vantaggi è l’elevata selettività nei confronti dell’anidride carbonica, che può essere attribuita a un processo chiamato ingegneria della distanza interstrato. Inoltre, i materiali sono meccanicamente stabili e mantengono la loro integrità strutturale anche dopo molteplici cicli di cattura e rilascio del carbonio.
Poiché le emissioni di anidride carbonica causate dall’uomo continuano ad aumentare, lo sviluppo di tecnologie di cattura del carbonio è diventata una priorità assoluta. Si prevede che la temperatura del pianeta potrebbe aumentare di 1,5°C rispetto ai livelli preindustriali entro il prossimo decennio, portando a eventi meteorologici più gravi e più frequenti, peggioramento della siccità, cattivi raccolti, aumento dei livelli di migrazione umana e instabilità politica. Questi impatti negativi evidenziano l'urgente necessità di agire per ridurre le emissioni di carbonio e mitigare gli effetti del cambiamento climatico.
Gli scienziati della Drexel University di Filadelfia, Pennsylvania, hanno scoperto MXenes e MBenes all'inizio degli anni 2010. MXene è un composto inorganico costituito da strati atomicamente sottili di carburi, nitruri o carbonitruri di metalli di transizione. D'altra parte, gli MBeni sono boruri di metalli di transizione dimensionale costituiti da boro. Questi composti sono prodotti attraverso tecniche di attacco chimico e hanno reticoli cristallini con strutture ortorombiche ed esagonali ripetute.
Ozkan ha spiegato che questi materiali possono essere utilizzati insieme alle tecnologie esistenti, come quelle sviluppate dalla società svizzera Climework AS. Questi sistemi estraggono l'anidride carbonica direttamente dall'atmosfera e la sequestrano per uno stoccaggio sicuro e a lungo termine.
Prima che questi composti possano essere utilizzati nei dispositivi per la cattura del carbonio, secondo Ozkan è necessario risolvere diversi problemi tecnici. Innanzitutto, gli scienziati devono affrontare i colli di bottiglia associati alle sfide legate alla sintesi nella produzione su larga scala. Altri ostacoli alla produzione su larga scala includono, tra gli altri, miscelazione non uniforme, gradienti di temperatura e problemi con il trasferimento di calore.
Tuttavia, questi ostacoli possono essere superati.
Secondo Ozkan, un approccio top-down è ideale per la sintesi di MXene su larga scala, ampliando i metodi di attacco a umido o sviluppandone di nuovi.
I coautori dell'articolo sono Kathrine A.M. Quiros, Jordyn M. Watkins, Talyah M. Nelson, Navindra D. Singh, Mahbub Chowdhury, Thrayesh Namboodiri, Kamal R. Talluri ed Emma Yuan.
Ulteriori informazioni: Mihrimah Ozkan et al, Ridurre l'inquinante CO2 utilizzando MXene e MBene bidimensionali, Chem (2023). DOI:10.1016/j.chempr.2023.09.001
Informazioni sul giornale: Chimica
Fornito da Università della California - Riverside
