Da nemico a carburante sostenibile: gli scienziati di Yale trasformano la CO2 in energia (grazie al sole)

I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnologia che utilizza fotoelettrodi per convertire l'anidride carbonica in metanolo, un potenziale carburante alternativo. Questa scoperta potrebbe rivoluzionare il settore energetico

@Canva

In un mondo che è sempre più energivoro, gli scienziati della Yale University hanno compiuto un passo avanti in direzione di un futuro alimentato dal sole. Grazie a una tecnologia che utilizza fotoelettrodi in silicio 3D, i ricercatori sono riusciti ad aumentare l’efficienza della conversione dell’anidride carbonica (CO2) in metanolo, un potenziale carburante alternativo. Questa scoperta apre la strada a un futuro in cui la luce solare, l’acqua e la CO2 diventano gli ingredienti principali per soddisfare il nostro fabbisogno energetico.

Secondo i ricercatori, i combustibili solari, prodotti utilizzando la luce solare come fonte di energia primaria, potrebbero diventare una soluzione per un futuro energetico più sostenibile. Il processo prevede la cattura della luce solare e il suo utilizzo per innescare reazioni chimiche che trasformano CO2 e acqua in combustibili utilizzabili. L’efficienza di queste reazioni è sempre stata, però, un ostacolo significativo per rendere i combustibili solari una valida alternativa ai combustibili fossili.

I fotoelettrodi, componenti essenziali delle celle solari che assorbono la luce solare e la convertono in energia elettrica, svolgono un ruolo cruciale nella produzione di combustibili solari. Nonostante la loro efficacia nel catturare la luce solare, la loro superficie limitata restringe il numero di reazioni chimiche possibili, limitando l’efficienza complessiva del processo.

Il vantaggio del silicio 3D

I ricercatori di Yale, parte del Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels (CHASE), hanno superato questa limitazione sviluppando strutture di silicio 3D per i fotoelettrodi. Queste strutture, grazie alla loro maggiore superficie, offrono più siti per le reazioni chimiche, aumentando notevolmente l’efficienza della conversione della CO2 in metanolo.

In uno studio, i ricercatori hanno costruito un elettrodo composto da una serie di micropilastri di silicio rivestiti con uno strato di carbonio fluorurato superidrofobico. Questo design ha portato a un aumento dell’attività catalitica, fino a 17 volte superiore rispetto ai precedenti record per i fotoelettrodi al silicio. Si tratta di una tecnica che porta alla conversione fotoelettrocatalitica di CO2 in metanolo più efficiente basata sul silicio mai registrata.

In un altro studio, il team ha utilizzato sottili strati di silicio poroso, una forma di silicio inciso con minuscoli canali chiamati nanopori, e ha attaccato un catalizzatore molecolare di renio a questi strati di elettrodi. La reazione chimica risultante, innescata dalla luce solare, ha convertito la CO2 in monossido di carbonio in modo più coerente e riproducibile rispetto a quando i catalizzatori molecolari erano abbinati al silicio piatto e non poroso.

Uno sguardo al futuro?

Aumentando significativamente l’efficienza della conversione della CO2, secondo i ricercatori questa tecnologia ci avvicina a un futuro in cui possiamo fare affidamento sulla luce solare e su risorse abbondanti come l’acqua e la CO2 per soddisfare il nostro fabbisogno energetico. Inoltre, questo approccio, specificano i ricercatori, offre il vantaggio aggiuntivo di rimuovere la CO2 dall’atmosfera.

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