Zeolite, il minerale “dimenticato” in grado di assorbire la CO2

(energia pulita e la caccia ai minerali che ci cambieranno la vita)
di Claudio Gerino
(pubblicato su lastampa.it il 25 maggio 2021)

La scoperta degli scienziati della Okoyama University: potrà essere utilizzato nelle applicazioni per la purificazione dell’aria dalle emissioni di carbonio.

Zeolite

È ormai noto che l’anidride carbonica è la maggiore responsabile del cambiamento climatico e questo gas proviene principalmente dall’uso dei combustibili fossili. Sebbene ci siano sforzi in corso in tutto il mondo per porre fine alla nostra dipendenza dai combustibili fossili come fonti energetiche, la promessa di energia verde per tutti è ancora un obiettivo futuro. 

La cattura diretta dall’aria (DAC) del CO2, del resto, sembrava fino a pochissimo tempo fa impossibile, soprattutto a temperatura ambiente. Finora non è stato sviluppato alcun materiale di questo tipo con la capacità di assorbire CO2 in modo efficiente in condizioni DAC. “È risaputo che la CO2 è di natura acida. Pertanto, i materiali con natura basica sono generalmente utilizzati come assorbenti per l’anidride carbonica. Tuttavia, ciò spesso porta alla corrosione del sistema e non è nemmeno adatto per riciclare la CO2 assorbita“, spiega il professor Yasushige Kuroda dell’Università di Okayama, in Giappone, che conduce ricerche sulla chimica delle superfici.

In questo contesto, in un recente studio pubblicato sul Journal of Materials Chemistry A, scienziati dell’Università di Okayama e del Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) guidato da Kuroda hanno esplorato le proprietà di assorbimento di un materiale che finora era considerato un “perdente”: la zeolite (minerali contenenti principalmente ossidi di alluminio e silicio). “I materiali della zeolite hanno ricevuto poca attenzione come assorbenti a causa della loro bassa capacità di catturare la CO2 a temperatura ambiente, nonché della loro scarsa selettività sull’azoto“, spiega l’esperto.

Nel loro studio Kuroda e il suo gruppo hanno progettato un metodo di scambio ionico della zeolite con ioni alcalino-terrosi e hanno ottenuto un assorbimento di CO2 notevolmente elevato in condizioni ambientali. Il team ha scelto specificamente una zeolite di tipo A (rapporto silicio / alluminio di 1) a causa della sua dimensione dei pori appropriata per assorbire CO2, mentre lo scambio ionico alcalino-terroso ha generato una grande intensità di campo elettrico che, presumibilmente, ha agito come forza trainante per l’assorbimento. Gli scienziati hanno scelto uno ione calcio a doppia carica (Ca2 +) come ione di scambio poiché consentiva la massima quantità di assorbimento. In effetti, il volume assorbito rilevato era la più grande quantità di CO2 mai “incamerata” da qualsiasi sistema di zeolite, superando quella di altri materiali in condizioni simili.

Inoltre, gli scienziati sono stati in grado di rilasciare successivamente e completamente la CO2 assorbita in uno stoccaggio apposito e recuperare il minerale originale e le sue specifiche proprietà di assorbimento. Inoltre, il campione ha mostrato un assorbimento selettivo superiore di anidride carbonica da altri gas, dopo che gli scienziati hanno esaminato la separazione della CO2, utilizzando semplicemente l’aria dell’ambiente.

I risultati portano così le zeoliti alla ribalta come un efficiente assorbente di CO2 in condizioni ambientali normali, un’impresa precedentemente ritenuta irrealizzabile con questi sistemi. 

“Il nostro lavoro può aprire le porte ad applicazioni potenzialmente nuove degli zeoliti, come la pulizia dell’aria all’interno di spazi semichiusi tra cui navette spaziali, sottomarini e sale da concerto, e come materiale assorbente nel processo anestetico“, ipotizza Kuroda.

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