I ricercatori dell’Università di Toronto (Canada) hanno identificato condizioni che convertono la CO2 in etilene in modo più efficiente, aprendo la strada al riciclaggio di questo gas serra in plastica. L’etilene viene utilizzato per produrre il polietilene, la plastica più utilizzata oggi, la cui produzione globale annua è di circa 80 milioni di tonnellate. Al centro di questo lavoro c’è la reazione di riduzione dell’anidride carbonica, in cui la CO2 viene convertita in altre sostanze chimiche mediante l’uso di una corrente elettrica e una reazione chimica, aiutata da un catalizzatore.
Molti metalli possono fungere da catalizzatori in questo tipo di reazione: oro, argento e zinco possono formare monossido di carbonio, mentre stagno e palladio possono formarsi. Ma solo il rame può produrre etilene, il componente principale della plastica in polietilene.
“Il rame è un metallo magico. È magico perché può produrre molti prodotti chimici diversi, come metano, etilene ed etanolo, ma controllare ciò che produce è difficile”, afferma lo studente Phil De Luna, capo progetto, basato sulle prestazioni della Canadian Light Source (CLS).
“Penso che il futuro sarà pieno di tecnologie che generano valore dagli sprechi. È eccitante perché stiamo lavorando per sviluppare modi nuovi e sostenibili per soddisfare le esigenze energetiche del futuro”, afferma De Luna.
Un unico strumento sviluppato dallo scienziato senior di CLS, Tom Regier, ha consentito ai ricercatori di studiare la morfologia o la forma e l’ambiente chimico del loro catalizzatore di rame durante la reazione di riduzione della CO2 in tempo reale.
“Questo non è mai stato fatto prima“, dice lo studente Rafael Quintero-Bermudez, l’altro primo co-autore dell’articolo. “Questa misurazione unica ci ha permesso di esplorare un sacco di domande di ricerca su come viene eseguito il processo e su come può essere progettato per migliorare”.
Identificando le condizioni precise che massimizzano la produzione di etilene durante la reazione, è possibile progettare un catalizzatore per soddisfare tali condizioni. Quintero-Bermudez e De Luna si stavano avvicinando alla fine del loro tempo di ricerca assegnato al CLS quando i risultati chiave arrivarono. Dopo innumerevoli ore di lavoro e molti tentativi falliti, l’esperimento ha funzionato.
“Stavamo per arrenderci, ma quando sono arrivati i risultati erano così buoni che dovevamo sederci. Risultati davvero belli”, afferma Quintero-Bermúdez. I risultati sono stati pubblicati su Nature Catalysis.
