Un team di ricercatori del MIT sta studiando tecniche alternative scalabili ed efficienti dal punto di vista energetico ai metodi convenzionali di cattura dell’anidride carbonica.
I ricercatori del MIT, con il supporto del MIT Climate and Sustainability Consortium (MCSC), stanno studiando metodi alternativi scalabili ed efficienti dal punto di vista energetico ai metodi convenzionali di cattura dell’anidride carbonica (CO₂).
La cattura del carbonio è un’importante strategia di mitigazione dei cambiamenti climatici, ma si scontra con barriere tecnologiche e può risultare dispendiosa in termini di energia e costi. Il processo standard di assorbimento con ammine è dispendioso in termini di energia e difficile da scalare, quindi ha un impatto nonostante l’urgente necessità di ridurre le emissioni di carbonio e trasformare la CO₂ in prodotti di valore. Nello studio, pubblicato su Nature Energy, i ricercatori del MIT propongono una promettente alternativa a questi metodi convenzionali di cattura della CO₂. I loro risultati potrebbero rappresentare un passo avanti decisivo verso una cattura e rimozione del carbonio efficiente e flessibile.
Cattura del carbonio mediata elettrochimicamente
Nell’articolo, i ricercatori del MIT esplorano un metodo alternativo di cattura dell’anidride carbonica mediata elettrochimicamente (EMCC). Questo approccio consente l’elettrificazione della separazione della CO₂ – idealmente alimentata da fonti rinnovabili – ma attualmente presenta delle problematiche, come la necessità di utilizzare adsorbenti che richiedono potenziali altamente riducenti, dove le reazioni collaterali di riduzione dell’ossigeno diventano significative. Ciò può compromettere sia l’efficienza, sia le prestazioni a lungo termine. Per ovviare a questa limitazione dell’EMCC, il team del MIT ha studiato se le immine N-eterocicliche (NHI) possano rappresentare una nuova e utile classe di adsorbenti per l’EMCC.
“Negli ultimi anni, le NHI si sono dimostrate promettenti come adsorbenti di CO₂ grazie alla facilità con cui è possibile modificarne la basicità a livello molecolare. Il nostro lavoro applica per la prima volta le NHI al campo dell’EMCC e dimostra che gli adsorbenti a base di NHI possono essere modulati elettrochimicamente per la separazione della CO₂ attraverso un meccanismo di separazione unico che evita la necessità di applicare potenziali altamente riducenti” afferma Fang-Yu Kuo.
La ricerca iniziale del team del MIT ha individuato una nuova struttura bis(NHI) in grado di consentire una modulazione teorica della CO₂, pari a due molecole per elettrone, durante il funzionamento della cella. Il risultato iniziale pubblicato indica inoltre che, con un’ulteriore ingegneria molecolare delle strutture bis(NHI) per rafforzare l’affinità di legame con la CO₂, il bis(NHI) potrebbe operare in ambienti elettrolitici più diversificati, aprendo nuove possibilità per ottimizzare le prestazioni del sistema in termini di efficienza elettronica, efficienza energetica e flessibilità operativa: “Un aspetto cruciale per il futuro del nostro lavoro consiste nell’acquisire una comprensione meccanicistica più approfondita dei percorsi di stabilità e degradazione del catione radicalico bis(NHI). La comprensione di questi percorsi consentirà la progettazione razionale di molecole bis(NHI) di nuova generazione, garantendo una maggiore durata operativa e una migliore resistenza ai cicli di carica/scarica per un’applicazione pratica” conclude Kuo.
Foto: Courtesy of the MIT Climate and Sustainability Consortium
