Nella corsa a ridurre le emissioni di gas serra nel mondo, gli scienziati del MIT stanno esplorando le tecnologie di cattura del carbonio per decarbonizzare i più ostinati emettitori industriali. Acciaio, cemento e produzione chimica sono particolarmente difficili da decarbonizzare, poiché carbonio e combustibili fossili sono ingredienti intrinseci alla loro produzione. Tecnologie in grado di catturare le emissioni di carbonio e convertirle in forme che rientrano nel processo produttivo potrebbero aiutare a ridurre le emissioni complessive da questi settori “difficili da abbattere”. Tuttavia, fino ad ora, le tecnologie sperimentali che catturano e convertono il biossido di carbonio lo fanno come due processi separati, che richiedono una grande quantità di energia. Il team del MIT vuole combinare i due processi in un sistema integrato e molto più efficiente dal punto di vista energetico, potenzialmente alimentato da energie rinnovabili, per catturare e convertire il biossido di carbonio da fonti industriali concentrate.

In uno studio apparso su ACS Catalysis, i ricercatori rivelano come il biossido di carbonio possa essere sia catturato che convertito attraverso un unico processo elettrochimico. Questo coinvolge l’uso di un elettrodo per attrarre il biossido di carbonio rilasciato da un assorbente e per convertirlo in una forma ridotta e riutilizzabile. Altri hanno segnalato dimostrazioni simili, ma i meccanismi alla base della reazione elettrochimica sono rimasti poco chiari. Il team del MIT ha eseguito esperimenti approfonditi, scoprendo che la chiave era la pressione parziale del biossido di carbonio. In altre parole, quanto più biossido di carbonio puro entra in contatto con l’elettrodo, tanto più efficacemente può catturare e convertire la molecola. Le conoscenze su questo principale catalizzatore possono aiutare gli scienziati a ottimizzare sistemi elettrochimici simili.

I risultati dello studio suggeriscono che, mentre questi sistemi elettrochimici potrebbero non funzionare per ambienti molto diluiti, sarebbero adatti alle emissioni altamente concentrate generate dai processi industriali. “Potremmo e dovremmo passare alle rinnovabili per la produzione di elettricità. Ma decarbonizzare profondamente industrie come la produzione di cemento o acciaio è impegnativo”, afferma l’autrice dello studio, Betar Gallant. “Abbiamo bisogno di soluzioni per affrontare le emissioni da altre industrie nel breve termine. Ecco dove vediamo un punto ideale per un sistema come questo.” Le tecnologie di cattura del carbonio sono progettate per catturare le emissioni dai camini di centrali e stabilimenti. Questo viene fatto usando soluzioni di “cattura” che legano chimicamente il biossido di carbonio. Successivamente, alte temperature vengono applicate per rilasciare il biossido di carbonio catturato.

“La cattura del carbonio è una tecnologia matura, ma richiede installazioni davvero grandi e costose”, sottolinea Gallant. Il suo gruppo al MIT sta sviluppando un sistema che recupera e converte il biossido di carbonio in un prodotto utilizzabile. Nel nuovo studio, il team del MIT ha esaminato le reazioni specifiche che guidano il processo elettrochimico. Alla fine, hanno scoperto che ciò che contava di più non era il tipo di ammina (composto organico contenente azoto) utilizzata per catturare inizialmente il biossido di carbonio, ma la concentrazione di molecole di biossido di carbonio libere. “Abbiamo scoperto che è più facile reagire con questa CO2 ‘solitaria'”, spiega Leverick. “Questo indica che il processo potrebbe essere fattibile per flussi industriali”. Gallant sottolinea che non si tratta di una tecnologia di rimozione. “L’obiettivo è permettere di riciclare il biossido di carbonio per ridurre le emissioni. La mia speranza è che i sistemi elettrochimici possano essere utilizzati per una vera tecnologia di rimozione in futuro.”