- Catturare e seppellire il carbonio è uno dei modi più promettenti per attutire il ritmo del cambiamento climatico
- I ricercatori dell'Università del Texas e della ExxonMobil hanno trovato un modo per accelerare la formazione di strutture cristalline chiamate idrati che possono immagazzinare miliardi di tonnellate di carbonio per secoli
- L'aggiunta di magnesio alla reazione ha portato a un aumento di 3,000 volte il tempo di attesa per la formazione di idrati, da ore o addirittura giorni fino a pochi minuti
C'è una corsa globale per ridurre la quantità di gas nocivi nella nostra atmosfera per rallentare il ritmo del cambiamento climatico, e un modo per farlo è attraverso la cattura e il sequestro del carbonio, aspirando il carbonio dall'aria e seppellendolo. A questo punto, tuttavia, stiamo catturando solo una frazione del carbonio necessaria per intaccare qualsiasi tipo di cambiamento climatico.
I ricercatori dell'Università del Texas ad Austin, in collaborazione con ExxonMobil, hanno fatto una nuova scoperta che potrebbe fare molto per cambiarlo. Hanno trovato un modo per potenziare la formazione di strutture cristalline a base di anidride carbonica che un giorno potrebbero immagazzinare miliardi di tonnellate di carbonio sotto il fondo dell'oceano per secoli, se non per sempre.
"Considero la cattura del carbonio un'assicurazione per il pianeta", ha affermato Vaibhav Bahadur (VB), professore associato presso il Dipartimento di ingegneria meccanica della Cockrell School of Engineering e autore principale di un nuovo articolo sulla ricerca in ACS Chimica e ingegneria sostenibili. "Non è più sufficiente essere carbon neutral, dobbiamo essere carbon negative per annullare i danni causati all'ambiente negli ultimi decenni".
Queste strutture, note come idrati, si formano quando l'anidride carbonica viene miscelata con acqua ad alta pressione e bassa temperatura. Le molecole d'acqua si riorientano e agiscono come gabbie che intrappolano le molecole di CO2.
Ma il processo inizia molto lentamente: possono essere necessarie ore o addirittura giorni per avviare la reazione. Il team di ricerca ha scoperto che aggiungendo magnesio alla reazione, gli idrati si formano 3,000 volte più velocemente del metodo più rapido in uso oggi, con una rapidità di un minuto. Questo è il ritmo di formazione degli idrati più veloce mai documentato.
"Il metodo all'avanguardia oggi consiste nell'utilizzare sostanze chimiche per promuovere la reazione", ha affermato Bahadur. "Funziona, ma è più lento e queste sostanze chimiche sono costose e non rispettose dell'ambiente".
Gli idrati si formano nei reattori. In pratica, questi reattori potrebbero essere schierati sul fondo dell'oceano. Utilizzando la tecnologia di cattura del carbonio esistente, la CO2 verrebbe prelevata dall'aria e portata ai reattori sottomarini dove crescerebbero gli idrati. La stabilità di questi idrati riduce la minaccia di perdite presenti in altri metodi di stoccaggio del carbonio, come l'iniezione come gas in pozzi di gas abbandonati.
Capire come ridurre il carbonio nell'atmosfera è un problema grande quanto lo è nel mondo in questo momento. Eppure, dice Bahadur, ci sono solo pochi gruppi di ricerca al mondo che considerano gli idrati di CO2 una potenziale opzione di stoccaggio del carbonio.
"Stiamo catturando solo circa la metà dell'uno per cento della quantità di carbonio di cui avremo bisogno entro il 2050", ha affermato Bahadur. "Questo mi dice che c'è molto spazio per più opzioni nel secchio di tecnologie per catturare e immagazzinare carbonio".
Bahadur ha lavorato alla ricerca sugli idrati da quando è arrivato all'UT Austin nel 2013. Questo progetto fa parte di una partnership di ricerca tra ExxonMobil e l'Energy Institute dell'UT Austin.
I ricercatori e la ExxonMobil hanno depositato una domanda di brevetto per commercializzare la loro scoperta. Successivamente, hanno in programma di affrontare i problemi di efficienza, aumentando la quantità di CO2 che viene convertita in idrati durante la reazione, e stabilendo una produzione continua di idrati.
Riferimento: "Nucleazione rapida promossa dal magnesio degli idrati di anidride carbonica" di Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya, Awan Bhati, Ashish Mhadeshwar, Pradeep Venkataraman, Timothy A. Barckholtz, Hugo Celio, Filippo Mangolini e Vaibhav Bahadur, 11 agosto 2021, ACS Chimica e ingegneria sostenibili.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03041
La ricerca è stata finanziata da ExxonMobil e una sovvenzione dalla National Science Foundation. Bahadur ha guidato il team, che comprende anche Filippo Mangolini, assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Walker. Altri membri del team includono: dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica Walker Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya e Awan Bhati; dal Texas Materials Institute dell'UT Austin Hugo Celio e dai ricercatori della ExxonMobil.
