Ricercatori dell'Università di Cambridge hanno portato avanti una ricerca su una "foglia artificiale" in grado di produrre carburante green, usando luce, acqua e CO2, con l'aggiunta di perovskite
Appena tre anni fa, un gruppo di ricerca dell’Università di Cambridge ha presentato un’innovazione che ha fatto gridare al miracolo: una “foglia artificiale” in grado di produrre carburante green, come bioetanolo e propanolo, “usando” luce, acqua e CO2. E’ stata chiamata foglia artificiale, perché la sua struttura estetica, in effetti ricorda quella forma; per produrre il gas sintetico, i ricercatori hanno sfruttato processi fotosintetici simili a quelli che avvengono in natura, e tramite la scissione dell’acqua si è arrivati all’idrogeno e dall’anidride carbonica al syngas.
Il loro metodo, invece, consente di produrre idrocarburi (molecole composte da carbonio e idrogeno) utilizzando esclusivamente l’energia solare. Il dispositivo da loro sviluppato combina una “foglia” che assorbe la luce realizzata con un materiale per celle solari ad alta efficienza, perovskite, con un nano-fiori di rame, usati come catalizzatori per convertire l’anidride carbonica in molecole utili. Questo nuovo tassello, descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Catalysis, costituisce uno step in più grazie alle foglie artificiali in perovskite, molto più efficienti nell’assorbimento della luce, indispensabile al processo di trasformazione. Da questo mix sono state sviluppate sostanze chimiche e combustibili a partire da CO2, acqua e glicerolo – un comune composto organico – senza ulteriori emissioni inquinanti.
Di cosa si tratta?
A differenza della maggior parte dei catalizzatori metallici, che possono convertire solo la CO₂ in molecole monoatomiche, i fiori di rame consentono la formazione di idrocarburi più complessi con due atomi di carbonio, come etano ed etilene, elementi fondamentali per combustibili liquidi, prodotti chimici e materie plastiche.
“Il glicerolo è tipicamente considerato un rifiuto, ma in questo caso svolge un ruolo cruciale nel migliorare la velocità di reazione”, ha dichiarato Virgil Andrei, autore principale dello studio. “Questo dimostra che possiamo applicare la nostra piattaforma a un’ampia gamma di processi chimici, oltre alla semplice conversione dei rifiuti. Progettando attentamente l’area superficiale del catalizzatore, possiamo contenere i prodotti generati, rendendo il processo più selettivo”.
Se la maggior parte dei catalizzatori metallici possono convertire solo la CO2 in molecole monoatomiche, i “fiori di rame “consentono la formazione di idrocarburi più complessi con due atomi di carbonio, come etano ed etilene, elementi fondamentali per combustibili liquidi, prodotti chimici e materie plastiche.
A cosa serve?
Secondo i ricercatori questa nuova piattaforma riesce a produrre idrocarburi in modo molto più efficace, 200 volte meglio dei sistemi precedenti per la scissione di acqua e anidride carbonica. Inoltre la reazione non solo aumenta le prestazioni di riduzione della CO2, ma produce anche altre sostanze chimiche di alto valore come glicerato, lattato e formiato, che trovano applicazioni nei settori farmaceutico, cosmetico e della sintesi chimica.
Carburante green, un futuro più sostenibile
L’obiettivo dei ricercatori è quello di rendere la tecnologia ancora più efficiente, per dare impulso non solo alla produzione chimica sostenibile, ma accompagnare la transizione verso un’economia circolare e neutrale dal punto di vista del carbonio. “Questo progetto è un ottimo esempio di come le partnership di ricerca globale possano portare progressi scientifici di grande impatto”, ha aggiunto Andrei. “Combinando le competenze di Cambridge e Berkeley, abbiamo sviluppato un sistema che può rimodellare il modo in cui produciamo carburanti e sostanze chimiche di valore in modo sostenibile”.
