Cattura del carbonio più semplice con materiali scalabili e convenienti

I ricercatori della Northwestern University hanno trovato molteplici materiali poco costosi e abbondanti che possono facilitare la tecnologia di cattura diretta del carbonio direttamente dall’aria.

Gli scienziati della Northwestern University hanno sviluppato un metodo che migliora la cattura del carbonio attraverso nuovi materiali a basso costo che facilitano l’oscillazione dell’umidità al fine di catturare e rilasciare la CO₂ in base al contenuto di umidità dell’aria locale. 

La cattura diretta dell’aria con oscillazione dell’umidità (DAC), che utilizza le variazioni di umidità per catturare il carbonio, rappresenta una strategia promettente, ma la sua scalabilità è stata limitata, perché prevede l’uso di materiali polimerici ingegnerizzati chiamati resine a scambio ionico. Il team della Northwestern University ha scoperto di poter ridurre sia i costi, sia il consumo energetico impiegando materiali sostenibili, abbondanti ed economici, spesso reperibili da rifiuti organici o materie prime, rendendo le tecnologie DAC più economiche e scalabili.

“Lo studio introduce e confronta nuovi nanomateriali di piattaforma per la cattura del carbonio a umidità variabile, in particolare materiali carboniosi come carbone attivo, grafite nanostrutturata, nanotubi di carbonio e grafite lamellare, e nanoparticelle di ossidi metallici tra cui ossidi di ferro, alluminio e manganese” spiega John Hegarty, dottorando in scienza e ingegneria dei materiali presso la Northwestern University e coautore pubblicato sulla rivista Environmental Science & Technology. “Per la prima volta, abbiamo applicato un quadro sperimentale strutturato per identificare il potenziale significativo di diversi materiali per la cattura della CO₂. Tra questi materiali, l’ossido di alluminio e il carbone attivo presentavano la cinetica più rapida, mentre l’ossido di ferro e la grafite nanostrutturata riuscivano a catturare la maggior quantità di anidride carbonica” continua il ricercatore. 

Cattura del carbonio su larga scala

La scienza è alla continua ricerca di metodi per ridurre le emissioni di anidride carbonica. Valutare idee efficienti ed economiche su come sequestrare la CO₂ in eccesso dall’aria può compensare le emissioni di settori delocalizzati come l’aviazione e l’agricoltura, dove le emissioni sono particolarmente difficili da individuare e catturare.

“La metodologia dell’oscillazione dell’umidità consente di sequestrare la CO₂ a bassa umidità e rilasciarla ad alta umidità, riducendo o eliminando i costi energetici associati al riscaldamento di un materiale assorbente in modo che possa essere riutilizzato” spiega Benjamin Shindel, dottorando presso la McCormick School of Engineering. Secondo gli autori dello studio, questa modalità è interessante perché consente la rimozione del carbonio praticamente da qualsiasi punto e può sfruttare le sinergie per connettersi ad altri sistemi che opereranno in un paradigma di utilizzo del carbonio.

“Se si progetta correttamente il sistema, è possibile fare affidamento sui gradienti naturali, ad esempio attraverso un ciclo giorno-notte o sfruttando due volumi d’aria, di cui uno umido e uno già secco, nelle aree geografiche in cui ciò ha senso” conclude Vinayak P. Dravid, docente di ingegneria dei materiali, che ha guidato la ricerca.