Dal MIT un metodo per ottenere energia pulita

Uno dei maggiori problemi dell’industrializzazione è la produzione di biossido di carbonio che è uno dei massimi responsabili dell’effetto serra e dei cambiamenti climatici. Tale composto avente formula CO2 è gassoso a temperatura ambiente ed è più denso dell’aria. Non è infiammabile e in condizioni normali è stabile ed inerte.

Viene ottenuto dalla combustione completa di composti organici, ma oltre che costituire un sottoprodotto della respirazione, è un sottoprodotto di molte sintesi industriali quali quella dell’ammoniaca, del fosfato di sodio e se ne ottengono grandi quantitativi dalle centrali termoelettriche e dagli autoveicoli. L’aumento delle emissioni di CO2 con conseguenze nefaste ha indotto i ricercatori a trovare metodi atti a catturare il gas all’atto dell’emissione e a trasportarlo presso siti di stoccaggio idonei.

Studi più avanzati hanno suggerito come catturare il diossido di carbonio dall’aria per limitarne l’accumulo, ma i Chimici del MIT hanno pubblicato gli esiti delle loro ricerche che potrebbero dare una soluzione al problema che porterebbe non solo a intrappolare il diossido di carbonio ma addirittura convertirlo in composti organici utilizzabili. Lo sviluppo di tale lavoro potrebbe portare quindi sia alla limitazione dell’inquinamento che all’utilizzo di tale composto per l’ottenimento a basso costo di molte sostanze tra cui i polimeri.

La reazione prevede la trasformazione di CO2 in CO32-; lo ione carbonato può quindi reagire con composti contenenti silicio per produrre formiato HCOO che costituisce un materiale di partenza per la produzione di composti organici.

Tale processo si basa sullo ione molibdato

molibdato

Tale ione è costituito dal molibdeno nel suo più alto stato di ossidazione +6 legato tramite doppio legame a due atomi di ossigeno e tramite legame semplice ad altri due atomi di ossigeno ciascuno dei quali ha una carica negativa  avente struttura tetraedrica. Tale ione viene attualmente usato come inibitore della corrosione, e come catalizzatore in diversi processi, ma con la nuova scoperta potrebbe avere altri e ben maggiori utilizzi.

Da tempo i Chimici hanno cercato metodi per convertire l’anidride carbonica in composti organici in un processo noto come fissazione del carbonio che comporta l’organicazione di CO2, ossia la sua incorporazione in composti organici. Sono stati adoperati alcuni metalli nobili quali catalizzatori quali il rutenio, il palladio e il platino,  ma dato il loro alto costo non si è potuto ipotizzare un uso su larga scala. In alternativa sono stati provati metalli disponibili aventi un costo minore quali rame e ferro unitamente a molecole che ne potessero alterare le loro proprietà elettroniche e le loro proprietà spaziali ottenendo un opportuno composto di coordinazione. Tali molecole, spesso di struttura molto complessa, dette leganti, contengono atomi non metallici quali fosforo, azoto, zolfo e ossigeno.

Con tali catalizzatori il diossido di carbonio si lega agli atomi del metallo mentre i ricercatori del MIT hanno investigato sulla possibilità che il diossido di carbonio potesse legarsi al legando. Dopo aver sperimentato, con un certo successo, complessi contenenti niobio e titanio legati a complesse molecole organiche quali leganti, gli scienziati hanno deciso di verificare la possibilità di usare leganti semplici e non ingombranti.

Si è pensato quindi al molibdato, relativamente abbondante e stabile all’aria e all’acqua, del quale nessuno aveva mai studiato le sue interazioni con il diossido di carbonio. Lavorando con il molibdato sciolto in solvente organico contenente biossido di carbonio, i ricercatori hanno trovato che lo ione si lega non a una ma a due molecole di CO2. La prima molecola di CO2 si lega in modo irreversibile ad uno degli atomi di ossigeno legati al molibdeno formando così uno ione carbonato. Una seconda molecola di CO2 si lega quindi all’altro atomo di ossigeno, ma in modo reversibile e ciò costituisce una potenziale applicazione per il sequestro di carbonio. Ciò potrebbe consentire ai ricercatori di creare una sorta di caricatore che immagazzina temporaneamente il biossido di carbonio emesso e quando tale caricatore è pieno si può allontanare CO2 trasferendolo in un sito di stoccaggio. Un’altra possibile applicazione potrebbe essere la trasformazione del diossido di carbonio in altri composti contenenti carbonio. I ricercatori hanno dimostrato che il diossido di carbonio intrappolato può essere convertito in formiato trattando il complesso del molibdato con un silano.

La ricerca è solo all’inizio ma costituisce un ottimo punto di partenza per aprire alla scienza nuovi orizzonti. Ancora una volta i ricercatori del MIT propongono nuove scoperte che contribuiscono al bene e al progresso dell’umanità.

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Author: Chimicamo

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