Catturare la CO2 dall’atmosfera per trasformarla in carburante per gli aerei

Un Boeing 747 IRIAF che sta atterrando all’aeroporto internazionale di Mehrabad. Credits: Shahram Sharifi, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.L’aviazione elettrica su larga scala sembra essere imminente ma ci vorranno probabilmente ancora molti anni prima di vedere volare aerei a lungo raggio completamente elettrici. Nel frattempo gli scienziati stanno cercando di rendere gli attuali aerei di linea più sostenibili. Uno dei modi migliori per farlo è cambiare il carburante impiegato per alimentarli.
Invece di emettere anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera, i ricercatori dell’Università di Oxford e dell’Università di Cambridge nel Regno Unito hanno elaborato un modo per gli aerei di catturare questo gas dall’aria e bruciarlo come carburante. Invece di creare una intera flotta completamente nuova di aerei elettrici (cosa che richiederebbe un enorme salto in avanti dal punto di vista della tecnologia per l’accumulo di energia delle batterie) questo nuovo approccio consentirebbe al mondo aeronautico di ridurre la propria impronta ecologica molto prima. Tutto questo a patto che i ricercatori riusciranno a dimostrare l’applicabilità dei risultati del loro studio su larga scala.
Gli esperimenti di laboratorio
In laboratorio, i ricercatori sono stati in grado di catturare e convertire co2 gassosa direttamente in combustibile aeronautico utilizzando un catalizzatore economico a base di ferro. La quantità di combustibile liquido prodotto in laboratorio è ancora troppo piccola per alimentare un aereo reale tuttavia, se i ricercatori riusciranno a dimostrare la possibilità di catturare dall’aria volumi abbastanza elevati di CO2, convertirli in energia (con un’efficienza di conversione abbastanza grande da rendere tutto il processo conveniente economicamente) e quindi riemetterli in atmosfera, un aereo potrebbe teoricamente volare a zero emissioni.
«Questo processo catalitico offre un percorso interessante non solo per mitigare le emissioni di anidride carbonica ma anche per produrre combustibile aeronautico a rinnovabile e sostenibile», scrivono gli autori dello studio. «Il riciclo dell’anidride carbonica come fonte di carbonio sia per i combustibili sia per le sostanze chimiche ad alto valore offre un notevole potenziale per l’industria aeronautica e l’industria petrolchimica», proseguono i ricercatori.
Normalmente quando i combustibili fossili bruciano gli idrocarburi contenuti al loro interno vengono trasformati in anidride carbonica e acqua, durante tale processo di combustione viene rilasciata energia. Il nuovo sistema inverte sostanzialmente questo processo naturale. Aggiungendo calore al sistema, i ricercatori sono stati in grado di combinare l’anidride carbonica con l’idrogeno (separato dall’acqua) in modo da produrre alcuni grammi di combustibile liquido che, secondo gli scienziati, potrebbe alimentare un motore a reazione.
Il catalizzatore responsabile di questa impressionante reazione chimica è composto da ferro, manganese e potassio, elementi che sono abbondanti sulla Terra e sono più facili ed economici da preparare rispetto a molti candidati simili. Il catalizzatore si combina facilmente anche con l’idrogeno e mostra un’elevata selettività per una serie di idrocarburi dei combustibili aeronautici. Il risultato è un po’ di combustibile, così come diversi prodotti petrolchimici che possono essere ottenuti solo da combustibili fossili.
Il nuovo sistema non sarà né il primo né l’ultimo a convertire le nostre emissioni di carbonio in biocarburanti desiderabili. In Canada, gli scienziati hanno sviluppato un enorme complesso industriale per catturare CO2 proprio come farebbero gli alberi di una foresta usandola per produrre combustibile formato da idrocarburi.
Le criticità da superare
Alcuni studi hanno dimostrato che è possibile convertire la CO2 atmosferica in combustibile liquido tuttavia tale processo è estremamente impegnativo e costoso se si è intenzionati a produrne quantità significative. Il nuovo sistema sembra essere promettente, ma il fatto che sia pratico o meno è tutta un’altra questione.
«Tale sistema sembra diverso e potrebbe funzionare», scrive Joshua Heyne, professore associato di ingegneria meccanica e chimica all’Università di Dayton. «Portare un processo su larga scala (scale up) è da sempre un problema e ci sono sorprese quando si passa a scale più grandi. Ma in termini di soluzione a lungo termine, l’idea di un’economia circolare del carbonio è sicuramente qualcosa che potrebbe essere il futuro» prosegue il Prof. Heyne.
Alcuni ricercatori, come Heyne, sono fiduciosi, mentre altri sono scettici e vedono tutto come un semplice clamore. L’anno scorso, quando un’azienda in Europa annunciò che stava lavorando a un modo per catturare CO2 dall’aria per alimentare i futuri aerei, i critici sottolinearono che il carburante prodotto quotidianamente avrebbe permesso solo cinque minuti di volo.
Rendimenti così esigui non sono una soluzione alla crisi climatica e alcuni ambientalisti sostengono che la nostra unica opzione fattibile è volare meno. Soprattutto perché la realtà di un’economia circolare del carbonio è ancora lontana e la crisi del cambiamento climatico è già in atto. Alla fine, tutto dipenderà dalla rapidità con cui saremo in grado di portare su larga scala questa promettente tecnologia, ciò potrebbe non accadere abbastanza velocemente.
I ricercatori vorrebbero collegare il loro nuovo sistema agli emettitori di carbonio consolidati, come le centrali a carbone, ma ciò richiederebbe ovviamente, una continua produzione di combustibili fossili. Il sistema è anche molto costoso e anche se dovesse funzionare potrebbe non essere attraente per le aziende.
Tuttavia, con l’accelerazione del cambiamento climatico e l’aviazione destinata soltanto ad aumentare nei prossimi anni, il team di ricercatori sostiene che la conversione e l’utilizzo della CO2 sono «parte integrante e importante del controllo dei gas serra e dello sviluppo sostenibile». Altri biocarburanti sostenibili che si basano sulle piante richiedono grandi quantità di terreni coltivati e allo stesso tempo non affrontano le nostre emissioni di CO2.
«Questa quindi è la visione del percorso verso il raggiungimento delle emissioni zero di carbonio dell’aviazione» concludono i ricercatori, «fulcro di un futuro settore globale dell’aviazione a zero emissioni di carbonio». Vedremo se ciò che sostengono i ricercatori sarà fattibile sul lungo periodo o verranno trovate nel frattempo altre soluzioni.
Riferimenti:Lo studio Transforming carbon dioxide into jet fuel using an organic combustion-synthesized Fe-Mn-K catalyst è stato pubblicato in Open Access sulla rivista Nature Communications
lswn.it
 




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