Si chiama Gas Capture and Electricity Generator ed è il nuovo dispositivo di stoccaggio energetico e climatico nato in Corea del Sud. Cattura CO2 e NO2 per usarli come "carburante" nella generazione di corrente.
Cos’è la “batteria a gas serra”?
L’ultima frontiera della ricerca nella transizione ecologica? Trovare un modo per coniugare la produzione di energia pulita con la riduzione dei gas climalteranti in atmosfera. Frontiera che è stata attraversata dalla nuova “batteria a base di gas serra”, un dispositivo elettrochimico che cattura simultaneamente anidride carbonica e ossidi di azoto e genera energia elettrica.
Nato dalla collaborazione tra una serie di università e istituti di ricerca in Corea del Sud, il Gas Capture and Electricity Generator – questo il nome ufficiale – non è propriamente una batteria. Perlomeno non nel senso tecnico.
Appartiene a una classe di sistemi dalla definizione ancora non pienamente standardizzata, che generano elettricità tramite gradienti ionici guidati da gas. Nulla a che vedere, per intenderci, con la batteria alla CO2 creata dall’azienda italiana Energy Dome.
Cattura del carbonio, verso l’autosufficienza energetica
Lo spunto iniziale della ricerca sudcoreana è stato ottimizzare le tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS). Oggi questi sistemi occupano ancora una nicchia del mercato a causa della difficoltà di creare economie di scala. Il collo di bottiglia si trova in quello che in gergo viene chiamata l’energy penalty: per l’assorbimento e la lavorazione dei gas servono enormi quantità di energia che rendono estremamente elevati i costi operativi (OPEX). Nel dettaglio, il rendimento dell’impianto termoelettrico a cui il CCU è integrato può scendere anche del 50% per alimentare la cattura dell’anidride carbonica dai propri fumi.
Per superare questa limitazione, il team sudcoreano ha proposto un meccanismo fondamentalmente nuovo che converte direttamente l’energia fisico-chimica generata durante l’adsorbimento del gas sulle superfici degli elettrodi in energia elettrica.
Come funziona il Gas Capture and Electricity Generator
Il punto di forza del Gas Capture and Electricity Generator è la sua semplicità strutturale. Il generatore impiega, infatti, materiali economici e sostenibili:
- un elettrodo in carta di gelso in grado di offrire un supporto naturale e poroso;
- un rivestimento in nerofumo per rendere l’elettrodo di carta conduttivo;
- idrogel di poliacrilammide (PAM) applicato in modo asimmetrico su metà dell’elettrodo, che consente l’adsorbimento selettivo di NOx e CO2 dall’atmosfera.
Questa asimmetria è fondamentale dal momento che crea un “dislivello” chimico-fisico che permette alla corrente di fluire in una direzione precisa. Quando i gas serra vengono adsorbiti, si verifica in sequenza una ridistribuzione della carica e una migrazione ionica all’interno del dispositivo, consentendo di generare una differenza di potenziale e una corrente.
In sostanza – spiega l’Università di Sungkyunkwan, i cui ricercatori hanno partecipato allo studio – le molecole climalteranti agiscono come una sorta di “combustibile” per la generazione di elettricità, purificando l’aria e fornendo energia contemporaneamente.
Le performance della batteria a gas serra
I risultati sono modesti ma interessanti. Nel dettaglio, in presenza di 50 ppm di NO2, la batteria a gas serra mostra una tensione a circuito aperto (VOC) di circa 0,8 V e una corrente di cortocircuito di circa 80 µA, sostenute dalla dinamica reversibile di adsorbimento-desorbimento delle molecole di gas. La tensione in uscita rimane stabile fino a 24 ore in presenza di un flusso di gas continuo, dimostrando una buona riproducibilità.
“Questa ricerca – ha dichiarato il professor Ji-Soo Jang del Dipartimento di Nanoingegneria dell’Università di Ajou – dimostra che i gas serra non sono semplicemente inquinanti da gestire, ma possono fungere da nuova risorsa energetica. Il nostro obiettivo è sviluppare ulteriormente questa tecnologia in una piattaforma ambientale che non solo raggiunga la neutralità carbonica, ma generi anche energia”.
Leggi la ricerca Electrical power generation from asymmetric greenhouse gas capture pubblicata su Energy Environ. Sci.
