I Paesi Bassi sono indietro di cinque anni rispetto ai propri obiettivi climatici e di certo non siamo i soli. Le emissioni di gas serra devono essere ridotte. Per questo motivo è necessario catturare e immagazzinare l’anidride carbonica presente nell’aria. Anche i politici guardano alla scienza con interesse. Ora ha sviluppato un nuovo tipo di materiale che rende lo stoccaggio del carbonio più semplice ed efficace.

Le attuali tecnologie di cattura del carbonio funzionano particolarmente bene con fonti di carbonio concentrate, come le emissioni delle centrali elettriche. Questi metodi sono meno efficaci nel catturare l’anidride carbonica dall’aria, dove le sue concentrazioni sono centinaia di volte inferiori. Tuttavia, la cattura diretta dell’aria, nota anche come DAC, è necessaria per ridurre i livelli elevati di anidride carbonica. La quantità di anidride carbonica nell’aria continua ad aumentare e attualmente ammonta a 426 parti per milione, un aumento del 50% rispetto ai livelli preindustriali. Secondo l’InterGovernment Panel on Climate Change, il comitato climatico delle Nazioni Unite, l’uso del DAC è necessario per limitare il riscaldamento globale a un massimo di 1,5 gradi.

Allo zero netto
Un nuovo tipo di materiale assorbente, sviluppato dagli scienziati dell’Università della California Berkeley, potrebbe aiutare a raggiungere valori di emissioni “net zero” o addirittura negativi. Questa sostanza si chiama “Quadro organico covalente”.(COF), può rimuovere l’anidride carbonica dall’aria circostante senza essere influenzata dall’acqua o da altri inquinanti, I ricercatori scrivono su Nature. Si tratta di un miglioramento significativo rispetto alle attuali tecnologie DAC, che sono spesso sensibili a questi tipi di materiali.

Omar Yaghi, professore di chimica all’Università della California, Berkeley, parla con entusiasmo dei risultati della sua nuova scoperta. “Abbiamo preso un po’ di questo materiale, lo abbiamo messo in un tubo e abbiamo lasciato che l’aria esterna di Berkeley scorresse attraverso il materiale. Ha rimosso completamente l’anidride carbonica dall’aria, assolutamente tutto”. cambiamento climatico”, secondo Yaghi. Il nuovo materiale può essere facilmente applicato ai sistemi di cattura del carbonio esistenti, come i sistemi di filtraggio per catturare l’anidride carbonica dalle emissioni delle raffinerie o per catturare l’anidride carbonica dall’atmosfera per lo stoccaggio sotterraneo.

Roba potente
Il ricercatore capo Zihui Zhou spiega che solo 200 grammi di materiale sono in grado di assorbire la stessa quantità di anidride carbonica di un albero: ciò equivale a circa 20 chilogrammi di anidride carbonica all’anno. “La cattura del gas alimentare può rallentare il cambiamento climatico perché impedisce all’anidride carbonica di entrare nell’aria. La cattura diretta dell’aria ci aiuta a tornare alla situazione che avevamo 100 anni fa, quando le concentrazioni di anidride carbonica erano molto più basse”, ha affermato lo scienziato di Berkeley.

Yaghi è l’inventore sia dei COF che dei MOF (strutture metallo-organiche), entrambe strutture cristalline solide con pori interni. Questi pori forniscono un’ampia superficie alla quale i gas possono aderire. Alcuni MOF sviluppati da Yaghi possono assorbire acqua dall’aria e rilasciarla quando riscaldati, anche in condizioni molto secche. Yaghi lavora sui MOF per la cattura del carbonio dagli anni ’90, quando nessuno aveva sentito parlare di DAC.

Grande sfida
“Rimuovere l’anidride carbonica dall’aria è molto difficile”, spiega Yaghi. “È necessario un materiale che abbia una capacità elevata, che aderisca all’anidride carbonica ma non ad altri materiali, rimanga stabile in ambienti ricchi di acqua e ossigeno e sia facile da riciclare. Deve inoltre richiedere poca energia per produrre il materiale e deve esserlo ampiamente applicabile.” Questa è una grande sfida.”

Il team di Yaghi ha trascorso gli ultimi due decenni a sviluppare COF sufficientemente resistenti da resistere a contaminanti come acqua, acidi e basi. In pratica molti altri materiali porosi ne vengono gravemente danneggiati. L’ultimo COF-999 è costruito da una struttura di poliolefine – polimeri basati esclusivamente su carbonio e idrogeno – a cui sono attaccati gruppi amminici. Ciò garantisce che ciascun gruppo amminico sia in grado di trattenere una molecola di anidride carbonica. Quando l’aria con una concentrazione di CO2 di 400 ppm viene pompata attraverso il COF, il materiale si satura entro 2 ore e può trattenere fino a 2 mmol di CO2 per grammo. L’anidride carbonica viene rilasciata riscaldando il materiale a soli 60 gradi, dopodiché è pronto per un nuovo giro.

Particolarmente stabile
Il materiale è particolarmente stabile, sia chimicamente che termicamente. Può essere facilmente riutilizzato più di cento volte senza perdere capacità. “Questa è la migliore attrezzatura disponibile per la cattura dal vivo”, afferma con orgoglio Yaghi. È convinto che l’intelligenza artificiale (AI) possa aiutare a sviluppare COF e MOF migliori per la cattura del carbonio e altre applicazioni. “Siamo molto entusiasti delle possibilità che l’intelligenza artificiale offre per migliorare e accelerare le nostre invenzioni chimiche”, afferma il ricercatore di Berkeley.