I ricercatori dell'UCF sviluppano una nuova tecnologia per riciclare i gas serra in energia e materiali

Una coppia di ricercatori dell'Università della Florida Centrale ha sviluppato nuovi metodi per produrre energia e materiali dal dannoso gas serra, il metano.

Secondo la US Environmental Protection Agency, l’impatto comparativo del metano sull’atmosfera terrestre, a parità di libbra, è 28 volte maggiore di quello dell’anidride carbonica – un altro importante gas serra – su un periodo di 100 anni.

Questo perché il metano è più efficiente nell’intrappolare le radiazioni, nonostante abbia una vita nell’atmosfera più breve rispetto all’anidride carbonica.

Le principali fonti di emissioni di metano comprendono l’energia e l’industria, l’agricoltura e le discariche.

Le nuove innovazioni UCF consentono di utilizzare il metano nella produzione di energia verde e di creare materiali ad alte prestazioni per dispositivi intelligenti, biotecnologie, celle solari e altro ancora.

Le invenzioni provengono dalla nanotecnologa Laurene Tetard e dall'esperto di catalisi Richard Blair, che hanno collaborato alla ricerca presso l'UCF negli ultimi 10 anni.

Tetard è professore associato e presidente associato del Dipartimento di Fisica dell'UCF e ricercatore presso il NanoScience Technology Center, mentre Blair è professore di ricerca presso il Florida Space Institute dell'UCF.

Una tecnologia migliore e più pulita per la produzione di idrogeno

La prima invenzione è un metodo per produrre idrogeno da idrocarburi, come il metano, senza rilasciare gas di carbonio.

Utilizzando la luce visibile – come un laser, una lampada o una sorgente solare – e fotocatalizzatori ricchi di boro progettati in modo difettoso, l’innovazione evidenzia una nuova funzionalità dei materiali su scala nanometrica per la cattura assistita dalla luce visibile e la conversione di idrocarburi come il metano. L'ingegneria dei difetti si riferisce alla creazione di materiali strutturati in modo irregolare.

L'invenzione UCF produce idrogeno privo di contaminanti, come composti poliaromatici superiori, anidride carbonica o monossido di carbonio, che sono comuni nelle reazioni eseguite a temperature più elevate su catalizzatori convenzionali.

Lo sviluppo può potenzialmente ridurre il costo dei catalizzatori utilizzati per creare energia, consentire una maggiore conversione fotocatalitica nella gamma visibile e consentire un uso più efficiente dell’energia solare per la catalisi.

Le applicazioni di mercato includono la possibile produzione su larga scala di idrogeno nei parchi solari e la cattura e conversione del metano.

"Quell'invenzione è in realtà un doppio gioco", dice Blair. “Ottieni idrogeno verde e rimuovi – non sequestri realmente – il metano. Stai trasformando il metano solo in idrogeno e carbonio puro che possono essere utilizzati per cose come le batterie.

Dice che la produzione tradizionale dell’idrogeno utilizza alte temperature con metano e acqua, ma oltre all’idrogeno, questo processo genera anche anidride carbonica.

"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."

Ha notato che all’Exolith Lab dell’UCF sono stati in grado di generare idrogeno dal gas metano utilizzando la luce solare posizionando il sistema su un grande concentratore solare.

Sapendo questo, dice che i paesi che non hanno abbondanti fonti di energia potrebbero utilizzare l'invenzione poiché tutto ciò di cui avrebbero bisogno è metano e luce solare.

Oltre agli impianti di petrolio e gas naturale, il metano è presente nelle discariche, nelle aree industriali e agricole e nei siti di trattamento delle acque reflue.

Coltivazione di nano/microstrutture di carbonio prive di contaminanti

Questa 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 modellate e ben definite su scala nanometrica e microscala da numerose fonti di carbonio. Gli esempi includono metano, etano, propano, propene e monossido di carbonio.

"È come avere una stampante 3D al carbonio invece di una stampante 3D ai polimeri", afferma Tetard. “Se disponiamo di uno strumento come questo, allora forse potremmo realizzare anche alcuni progetti di impalcature in carbonio che oggi sono impossibili”.