Un nuovo nanogeneratore per produrre elettricità dalla CO2 atmosferica
I ricercatori dell’Università del Queensland, in Australia, hanno costruito un nanogeneratore in grado di produrre elettricità dalla CO2. O più precisamente dall’adsorbimento chimico di questa molecola. Il risultato raggiunto promette diverse applicazioni nel mondo reale. Come spiega il professor Xiwang Zhang, coautore dello studio pubblicato su Nature Communication, si potrebbe realizzare un dispositivo leggermente più grande e portatile per generare energia dalla CO2 atmosferica e alimentare un telefono cellulare o un laptop. “Una seconda applicazione su scala molto più ampia integrerebbe questa tecnologia con un processo industriale di cattura del carbonio“, sottolinea Zhang.
L’adsorbimento chimico della CO2
Ma per capire la portata dell’innovazione è necessario compiere qualche passo indietro. L’adsorbimento chimico è un processo grazie a cui un gas, in questo caso l’anidride carbonica, viene assorbito in un composto – solitamente un liquido con una forte affinità per la molecola stessa – legandolo chimicamente. In altre parole è quello che avviene negli impianti di CCS che usano adsorbenti acquosi come le alcanolammine o le ammine per sequestrare dai fumi industriali il biossido di carbonio. Quello che forse non tutti sanno è che si tratta di una reazione esotermica, ossia che rilascia energia. Come raccoglierla? È qui che entra in campo la ricerca australiana. Il team di scienziati ha deciso di prendere ispirazione dai processi biologici di conversione dell’energia che dipendono fondamentalmente dal trasporto di ioni regolato nei biocanali.
In seguito all’assorbimento di CO2, infatti, le soluzioni amminiche generano ioni amminici con carica positiva e gli ioni bicarbonato con carica negativa. Riuscendo a separarli efficacemente, possono essere impiegati per la generazione di elettricità. Il problema con un tale approccio sta nelle dimensioni: ioni amminici e ioni bicarbonato risultano pressoché simili a livello di grandezza molecolare e ben miscelati, rendendo ardua la separazione.
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Cambiare le dimensioni
“Noi abbiamo capito come rendere gli ioni positivi molto più grandi di quelli negativi”, afferma il dottor Zhuyuan Wang. “E poiché le diverse dimensioni si muovono a velocità differenti, generano una corrente di diffusione che può essere amplificata in elettricità per alimentare lampadine o qualsiasi dispositivo elettronico”.
La chiave di questo lavoro sta in un nuovo nanogeneratore composto da un “tradizionale” gel di poliammina (già impiegato nel CCS) e uno scheletro di nitrato di boro spesso pochi atomi che genera ioni positivi e negativi. I due componenti sono stati incorporati in un idrogel al 90% acqua, tagliato in dischi di 4 centimetri e piccoli rettangoli e quindi testati in una scatola sigillata piena di anidride carbonica.
“Attualmente possiamo raccogliere circa l’1% dell’energia totale trasportata intrinsecamente dalla CO2 gassosa ma, come succede per altre tecnologie, ora dobbiamo migliorarne l’efficienza e ridurne i costi”, ha comminato il dottor Wang. “Finora la CO2 è stata vista come un problema da risolvere – ha chiosato il professor Zhang – ma può rappresentare una risorsa per il futuro”.