Metano + Luce solare + Catalizzatore = Emissioni

I ricercatori dell’Università della Florida Centrale affermano di aver scoperto un modo per produrre idrogeno senza emissioni di anidride carbonica.

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Idrogeno: è nelle notizie ovunque guardi. Idrogeno per alimentare auto e camion a zero emissioni, acciaio verde, carburanti rinnovabili e fertilizzanti rispettosi del clima. Molti credono che l’idrogeno potrebbe essere la chiave per liberare il mondo dalla piaga dei combustibili fossili. Ma come ottenerlo?

Sebbene sia un componente primario dell’acqua e dei combustibili fossili, si lega così strettamente agli altri atomi che ci vuole molta energia per rompere quei legami. Nella maggior parte dei casi, l’energia necessaria proviene dalla combustione di combustibili fossili, il che vanifica la natura di “emissioni zero” dell’idrogeno.

L’amministrazione Biden prevede di promuovere l’idrogeno con un credito d’imposta sulla produzione di 3 dollari al chilogrammo inserito nell’Inflation Reduction Act. Il problema per gli ambientalisti è che produrre idrogeno verde facendo passare la corrente elettrica attraverso l’acqua richiede un’enorme quantità di energia. Temono che i nuovi elettrolizzatori a idrogeno divoreranno la maggior parte dell’energia rinnovabile disponibile, costringendo i servizi pubblici a ricorrere alla generazione termica per compensare la differenza.

Produrre idrogeno riformando il gas metano, che è il modo in cui gli Stati Uniti ottengono oltre il 95% della propria fornitura, crea enormi emissioni di carbonio nel processo. Ma cosa accadrebbe se esistesse un modo per produrre idrogeno dal metano a temperatura ambiente utilizzando solo la luce solare senza emissioni di anidride carbonica? È qualcosa di cui il mondo vorrebbe saperne di più? Oh, puoi scommetterci!

I ricercatori Richard Blair e Laurene Tetard, entrambi professori dell'Università della Florida Centrale, affermano di aver sviluppato un processo che consente di convertire il metano in idrogeno e carbonio a temperatura ambiente utilizzando esclusivamente la luce solare. Come spesso accade nei progetti scientifici, la scoperta è stata in gran parte casuale (la colla utilizzata per Sticky Notes è il risultato della ricerca di un adesivo per aerei ad alta resistenza.)

La tecnologia sviluppata dal team per produrre carbonio dal nitruro di boro ingegnerizzato in difetti utilizzando la luce visibile è arrivata inaspettatamente. Blair dice che per analizzare la superficie del catalizzatore, lo metterebbero in un piccolo contenitore, lo pressurizzerebbero con un gas idrocarburico come il propene e poi lo esporrebbero alla luce laser.

"Ogni volta faceva due cose frustranti", dice. “Il catalizzatore stesso emetteva luce che oscurava tutti i dati di cui avevamo bisogno, e lo studente continuava a dire: 'si sta bruciando' e direi che è impossibile. Non c'è carbonio sul catalizzatore.

Tetard aggiunge: “E non c’era ossigeno”. Erano sconcertati. "Se volevamo studiare quel punto in fiamme, dovevamo essere più grandi." Una volta riusciti a produrre un campione più grande, lo hanno messo al microscopio elettronico. “Abbiamo iniziato a vedere alcune righe, ma è una polvere sciolta e disordinata, quindi non dovrebbe essere ordinata. Ma quando abbiamo ingrandito ancora un po’, abbiamo visto un po’ di carbonio, e molto, con la polvere di nitruro di boro creata per difetti che si aggrappava alla sua parte superiore”.

Ciò che veniva visto come un problema era in realtà fortuito, poiché la scoperta avrebbe consentito la produzione di idrogeno a basse temperature e la produzione di carbonio come sottoprodotto senza rilascio di gas serra o sostanze inquinanti. Quest’ultima parte è la chiave per capire perché questa scoperta è importante.

La legge delle conseguenze involontarie, l’edizione dell’idrogeno verde, è in piena mostra nella guerra infondata della Russia contro l’Ucraina (immagine gentilmente concessa dal DOE degli Stati Uniti).

La tecnologia sviluppata da Tetard e Blair è un metodo per produrre strutture su nanoscala e microscala di carbonio con dimensioni controllate. Utilizza la luce e un fotocatalizzatore progettato per difetti per creare strutture su nanoscala e microscala modellate e ben definite da numerose fonti di carbonio. Gli esempi includono metano, etano, propano, propene e monossido di carbonio.

"Il nostro processo prende un gas serra, il metano, e lo converte in qualcosa che non è un gas serra e in due cose che sono prodotti preziosi, idrogeno e carbonio", afferma Blair. "E abbiamo rimosso il metano dal ciclo."