Trasformare l’anidride carbonica in composti ad alto valore, che potrebbero essere utilizzati anche come combustibili. La riduzione elettrochimica della CO2 rappresenta una delle strategie possibili per la lotta al cambiamento climatico: anziché catturare e stoccare l’anidride carbonica, questa tecnologia consente di trasformare il gas serra in materie prime utili per l’industria, come monossido di carbonio, etilene, etanolo o acido formico. Una trasformazione che chiuderebbe il ciclo del carbonio e contribuirebbe sia alla decarbonizzazione sia all’economia circolare.
Riduzione elettrochimica della CO2, l’innovazione scientifica
Un team di ricerca della Rice University ha messo a punto una soluzione per risolvere uno dei maggiori ostacoli nel settore della riduzione elettrochimica della CO2: il rapido decadimento delle prestazioni dovuto all’accumulo di sali che ostruiscono i canali di flusso del gas nei dispositivi. Attraverso una tecnica che utilizza “bolle di acido”, i ricercatori hanno esteso la vita operativa di un sistema di riduzione della CO2 di oltre 50 volte, dimostrando più di 4.500 ore di funzionamento stabile in un reattore di grandi dimensioni
Il nodo della durabilità per la sostenibilità
Il risultato, pubblicato su Science, potrebbe segnare una svolta decisiva verso la commercializzazione della tecnologia del CO₂RR (CO2 Reduction Reaction), portando la durata operativa dei reattori da poche ore a diversi mesi senza perdita di efficienza.
Infatti, affinché questi sistemi siano realmente sostenibili e competitivi, devono garantire affidabilità e bassi costi operativi su tempi lunghi. Fino ad ora, la formazione di sali nei canali di reazione comprometteva la durata e la stabilità degli elettrolizzatori, rendendo proibitive le manutenzioni frequenti e l’uso su larga scala.
Il metodo dell’umidificazione acida elimina alla radice i problemi di ostruzione e permette un funzionamento continuo senza perdita di efficienza e senza costosi interventi correttivi, abbattendo quindi sia l’impatto ambientale legato a manutenzioni e sostituzioni, sia i costi a lungo termine, promuovendo una chimica industriale carbon neutral, dove il carbonio non è più visto come rifiuto da confinare ma come risorsa da valorizzare.
Abilitazione delle rinnovabili e stoccaggio dell’energia
Il team ha adottato una strategia sorprendente: invece di utilizzare vapore acqueo per umidificare il flusso di CO2 in ingresso al reattore, hanno fatto passare il gas attraverso una soluzione acida. I sali che si formano con questi acidi sono molto più solubili del bicarbonato di potassio, evitandone la cristallizzazione e l’ostruzione dei canali.
La riduzione elettrochimica della CO2 è particolarmente efficace se alimentata da energia rinnovabile: i prodotti generati (come idrocarburi o acido formico) rappresentano veri e propri vettori energetici, utili per immagazzinare e trasportare l’energia solare o eolica sotto forma di legami chimici stabili. La stabilità garantita dal nuovo metodo rende quindi più concreta la possibilità di integrare queste tecnologie nei sistemi di accumulo dell’energia rinnovabile e nella produzione sostenibile di combustibili e prodotti chimici.
«Il nostro metodo affronta un ostacolo storico con una soluzione a basso costo e facilmente implementabile. È un passo verso la reale sostenibilità e commercializzazione delle tecnologie di valorizzazione della CO2», ha sottolineato Ahmad Elgazzar, co-primo autore dello studio.