di Riccardo Meggiato

 

L’emissione di CO2, anche conosciuta come anidride carbonica, è uno dei principali problemi che la civiltà moderna si trova ad affrontare. In quella breve formula, data da un atomo di carbonio e due di ossigeno, infatti, risiede buona parte dei problemi che affliggono l’atmosfera, la salute del mondo animale e vegetale, la qualità della vita. Mentre c’è chi, giustamente, sviluppa programmi per ridurre queste emissioni, favorendo altre fonti energetiche, un gruppo di ricercatori del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento per l’Energia americano è al lavoro per sfruttare l’anidride carbonica ormai introdotta nell’atmosfera. E sfruttarla davvero bene, visto che stando a un loro studio, pubblicato sulla rivista scientifica Energy & Environmental Science, ci sarebbe la possibilità di trasformare la CO2 in CO. In pratica, passando da biossido a monossido di carbonio, si perde un atomo di ossigeno e si guadagna una molecola ad alta energia, che trova impiego in svariati campi, dall’industria alla medicina, passando per metallurgia e trasporti. Dunque lo scarto, l’anidride carbonica, diventa a sua volta materia prima per i nostri fabbisogni. Magia? No, scienza, e nemmeno delle più complesse. O meglio, per arrivare a questo risultato sono serviti molti sforzi, ma il bello di questa soluzione è la praticità, senza particolari problemi. Il genio, in fondo, sta nella semplicità. Come dicevamo, la ricerca è andata per le lunghe, poiché non era chiaro come fosse possibile trasformare una molecola di CO2 in CO. Si sapeva, dalla chimica, che era necessario un catalizzatore, cioè un metallo che agevolasse questa trasformazione; le prove purtroppo non portavano mai a niente di buono. I metalli nobili, in particolare il platino, per contro fornivano ottimi risultati, ma col grosso problema di un costo proibitivo. Fino a quando si è arrivati all’idea: utilizzare un nuovo tipo di catalizzatore, un metallo fino a quel momento piuttosto snobbato nella loro ricerca: il comune nickel. A questo punto, fatta la scelta, c’era un altro problema da risolvere. Dovete sapere che ci sono reazione competitive, cioè reazione che, in presenza di catalizzatore, vengono favorite rispetto ad altre. La reazione competitiva di quella che porta alla conversione da biossido a monossido di carbonio si chiama Hydrogen Evolution Reaction (HER) e consiste nella formazione di molecole di H2, cioè idrogeno gassoso. Insomma, in condizioni normali, anziché formarsi CO si formerebbe H2. Questo anche usando grosse quantità di nickel. La scoperta, però, sta proprio qui: un singolo atomo di nickel, infatti, predilige la formazione del monossido rispetto alla reazione competitiva. E per abbattere ancor più la HER, massimizzando la quantità di CO prodotta, si è scoperto che basta “agganciare” gli atomi di nickel a un sottile foglio di grafene.

“I singoli atomi di solito sono instabili e tendono ad aggregarsi sul supporto”, racconta Dong Su, co-autore dello studio, “Tuttavia, abbiamo scoperto che singoli atomi di nickel erano distribuiti in modo uniforme, il che spiega l’eccellente efficienza della conversione”.

La scoperta, che ovviamente ha delle implicazioni enormi, è stata confermata dalle osservazioni fatte con un microscopio elettronico a trasmissione. Con questa tecnologia, stando a una ricerca eseguita ad Harvard, la resa di CO è del 97% e mette la scoperta del Brookhaven National Laboratory in cima all’elenco dei sistemi di conversione e utilizzo dell’anidride carbonica. Ovviamente, siamo ancora all’inizio dei lavori. Il prossimo passo è pensare in grande: sperimentare la scoperta su una scala produttiva maggiore, facendo attenzione a mantenere alta l’efficienza e, al tempo stesso, tenere bassi i costi. Le prospettive sono molto interessanti, specie se si pensa che il monossido di carbonio viene visto come uno dei papabili combustibili per viaggi nello spazio a lunga percorrenza, magari su Marte nel prossimo futuro.