Innovazione

Atomi di nichel per disinnescare il gas serra pericoloso per l'ambiente

Un nuovo metodo per convertire la CO2 e sfruttarla a nostro vantaggio anziché buttarla in atmosfera promette alti livelli di efficienza, ma la strada per industrializzarlo è ancora lunga.

L'idea di sottrarre anidride carbonica (CO2) dall'atmosfera per limitare il riscaldamento globale e i danni dei cambiamenti climatici non è nuova e molti sono stati i tentativi fatti per intercettarla e stoccarla, e iniettarla sui fondali oceanici o nella crosta terrestre dove con il tempo si trasformerebbe in roccia calcarea. Numerose ricerche hanno anche esplorato la possibilità trasformare il gas-serra in qualcosa di utile: è in questo filone di ricerca che si inserisce lo studio coordinato dal Brookhaven National Laboratory (BNL) e condotto da ricercatori di università americane, canadesi e cinesi. Gli scienziati hanno identificato una sostanza (un elettrocatalizzatore) che converte in modo efficiente la CO2 in monossido di carbonio (CO), che è una molecola altamente energetica: la procedura è descritta su Energy & Environmental Science.

artico, inverno artico, temperature, vortice polare, cambiamenti climatici
Il nord del mondo: il 26 febbraio 2018 l'Artico era di oltre 35 gradi più caldo del normale (rosso), mentre in parte dell'Europa si avvertivano 10 gradi in meno rispetto al solito (blu). Vedi: Nell'Artico un'ondata di calore senza precedenti. © The Climate Reanalyzer

Uno dei ricercatori, Eli Stavitski (BNL), spiega che «si può fare reagire il monossido di carbonio con l'acqua per produrre idrogeno, da sfruttare per l'energia e per sintetizzare sostanze chimiche utili, come gli idrocarburi e gli alcoli». Anche l'idea di convertire la CO2 in CO non è nuova, ma gli elettrocatalizzatori utilizzati finora non hanno mai portato a risultati concreti in quanto si crea una reazione competitiva a quella desiderata, detta Hydrogen Evolution Reaction (HER, reazione di evoluzione dell'idrogeno). In realtà alcuni metalli nobili, come oro e platino, consentono di evitare la HER e di convertire la CO2 in CO, ma sono troppo rari e costosi per essere considerati utili.

riscaldamento globale, global warming, oceani, livello dei mari
La partita del riscaldamento globale: è persa o abbiamo ancora una chance? © Shutterstock

La strada percorsa per questa ricerca è completamente nuova: gli scienziati hanno usato singoli atomi di nichel (28-Ni). «Il nichel è stato raramente selezionato come candidato promettente per la conversione di CO2 in CO», commenta Haotian Wang (Università di Harvard, Usa), «perché anch'esso dà origine alla HER e perché la sua superficie può essere facilmente compromessa dalle molecole di CO, quando vengono prodotte.» La novità sta però nel fatto che anziché utilizzare nichel in quantità più o meno elevate, i ricercatori hanno usato singoli atomi e questo ha portato a risultati completamente diversi. «Pare che i singoli atomi "preferiscano" produrre CO, piuttosto che eseguire l'HER: in altre parole, una superficie di nichel si comporta in modo molto diverso dai singoli atomi».

anidride carbonica, co2, gas serra, emissioni, riscaldamento globale, cambiamenti climatici
Emissioni di anidride carbonica imputabili alle attività umane: negli ultimi anni si è visto anche un rallentamento del tasso di crescita, ma non costante. E comunque le quantità sono sempre troppo elevate. © IAE

Ciò che differisce profondamente è l'energia che si forma attorno a una superficie estesa di nichel rispetto a quella che si ha attorno a un singolo atomo, ed è questa differenza che governa la reazione finale, che dalla CO2 porta a CO anziché alla HER.

Il monitoraggio delle reazioni con strumenti come il microscopio elettronico a trasmissione ha mostrato che singoli atomi di nichel hanno catalizzato la conversione con un'efficienza del 97%, risultato che va ben oltre le aspettative. Adesso si tratta solo di capire come trasformare uno studio complesso in un metodo pratico e industrializzabile, sempre che sia possibile.

5 marzo 2018 Luigi Bignami
Ora in Edicola
Scopri il mondo Focus. Ogni mese in edicola potrai scegliere la rivista che più di appassiona. Focus il magazine di divulgazione scientifica più letto in Italia, Focus Storia per conoscere la storia in modo nuovo ed avvincente e Focus Domande & Risposte per chi ama l'intrattenimento curioso e intelligente.

Il racconto del decennio (1919-1929) che condusse un'Italia povera, ferita e delusa dalla Grande guerra nelle braccia di Mussolini. E ancora: distanziamento, lockdown, ristori... tutte le analogie fra la peste di ieri e il covid di oggi; come Anna Maria Luisa, l'ultima dei Medici, salvò i tesori artistici di Firenze; dalla preistoria in poi, l'impatto dell'uomo sull'ambiente e sul paesaggio.

ABBONATI A 29,90€

Il cervello trattiene senza sforzo le informazioni importanti per sopravvivere. Qual è, allora, il segreto per ricordare? Inoltre: gli ultimi studi per preservare la biodiversità; la più grande galleria del vento d'Europa dove si testano treni, aerei, navi; a che punto sono i reattori che sfruttano la fusione nucleare.


ABBONATI A 29,90€

Litigare fa ammalare? In quale sport i gatti sarebbero imbattibili? Perché possiamo essere cattivi con gli altri? Sulla Luna ci sono nuvole? Queste e tante altre domande e risposte, curiose e divertenti, sul nuovo numero di Focus D&R, d'ora in poi tutti i mesi in edicola!

ABBONATI A 29,90€
Follow us