Aggiungere 1 mg di rame per 1 g di nitruro di carbonio quadruplica l’efficienza del processo
(Rinnovabili.it) – Produrre metanolo sostenibile usando solo CO2 e luce. Grazie a un materiale con struttura nanocristallina arricchito con atomi di rame decine di volte più efficiente rispetto ai materiali fotocatalitici impiegati tradizionalmente. È il nuovo metodo messo a punto da un team internazionale di ricercatori delle università di Nottingham, Birmingham, Queensland e Ulm che promette di far avanzare la produzione di carburanti verdi.
Finora, la maggior parte della produzione globale di metanolo utilizza metodi termici basati sull’idrogeno, per lo più ricavato a partire da combustibili fossili. L’alternativa ecologica più promettente impiega processi basati sulla foto-elettrocatalisi, che evitano l’uso di H2 di origine fossile, sfruttando invece l’acqua. Tuttavia sono ancora poco efficienti e poco selettivi. Per migliorare questo aspetto, i ricercatori hanno messo a punto un nuovo materiale per la fotocatalisi in grado di assorbire la radiazione luminosa e separare con efficienza più elevata gli elettroni.
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“Nel nostro approccio controlliamo il materiale su scala nanometrica. Abbiamo sviluppato una nuova forma di nitruro di carbonio con domini cristallini su scala nanometrica che consentono un’interazione efficiente con la luce e una sufficiente separazione della carica”, spiega Madasamy Thangamuthu dell’università di Nottingham.
Il punto di partenza per produrre metanolo sostenibile è un foglio di nitruro di carbonio nanocristallino, un materiale fotocatalitico composto principalmente di carbonio e azoto. Viene riscaldato fino a raggiungere un certo grado di cristallinità che permette di massimizzarne le proprietà, quindi arricchito con atomi di rame attraverso un processo di polverizzazione catodica e dunque senza dover ricorrere a solventi chimici.
“Abbiamo misurato la corrente generata dalla luce e l’abbiamo utilizzata come criterio per giudicare la qualità del catalizzatore. Anche senza rame, la nuova forma di nitruro di carbonio è 44 volte più attiva del tradizionale nitruro di carbonio. Tuttavia, con nostra sorpresa, l’aggiunta di solo 1 mg di rame per 1 g di nitruro di carbonio ha quadruplicato questa efficienza. Soprattutto, la selettività è cambiata dal metano, un altro gas serra, al metanolo, un prezioso combustibile verde”, spiega Tara LeMercier, coautrice dello studio.
La ricerca è pubblicata su Sustainable Energy & Fuels Journal.