“PM-1” potrebbe tagliare di 1.000 volte il costo della cattura di CO2

Una membrana ripulirà l’atmosfera dai gas serra?

[5 settembre 2014]

Lo studio “Controlled thermal oxidative crosslinking of polymers of intrinsic microporosity towards tunable molecular sieve membranes”, pubblicato su Nature Communications da un team capeggiato dai giapponesi dell’Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) dell’università di Kyoto, nel quale ci sono anche scienziati britannici e del Qatar, presenta una membrana con caratteristiche avanzate in grado di rimuovere gas serra dall’atmosfera, una tecnica rivoluzionaria che un giorno potrebbe contribuire a ridurre le emissioni e ripulire i cieli del nostro Pianeta.

Per impedire la catastrofe climatica prossima-ventura, bisogna ridurre l’anidride carbonica in atmosfera, un prodotto di scarto con scarso valore commerciale immediato e grandi costi di trattamento. Quindi, per molti, sono necessarie nuove tecnologie a basso costo per incentivare la cattura dei gas serra da parte dell’industria, cosa che non sembrano riuscire a fare le attuali costose (e contestate) tecniche di Carbon capture and storage (Ccs). Il team giapponese-britannico-qatariano è convinto di essere sulla buona strada.

Su Nature Communications si legge che  «Le strutture  Organic open frameworks con micropori ben definiti (dimensioni dei pori inferiore a 2 nm) sono interessanti materiali di nuova generazione per l’assorbimento, lo stoccaggio, la catalisi e separazioni a livello molecolare di gas. I Polymers of intrinsic microporosity (PIMs) rappresentano un cambiamento di paradigma nella concettualizzazione di “setacci” molecolari da quadri ordinati convenzionali a quadri disordinati con distribuzioni eterogenee di microporosità. I PIM contengono aree interconnesse di micropori con elevata permeabilità ai gas, ma con un livello di eterogeneità che compromette la loro selettività molecolare».

Il leader del team di ricerca, Easan Sivaniah, dell’iCeMS, spiega che la membrana “PIM-1”  alla quale ha lavorato con i suoi colleghi «E’ generalmente integrata con una rete di canali e cavità inferiori  a 2 nm di diametro che può intrappolare i gas una volta che la penetrano» E Qi Lei Song, del Cavendish Laboratory, Department of Physics dell’università di Cambridge dice che per canali e cavità «L’unico problema è che le loro proprietà intrinseche li rendono piuttosto fragili e la loro selettività di partenza è debole».

Per superare questa debolezza di “PIM-1”, il team di  Sivaniah ha riscaldato la membrana a temperature variabili da 120 a 450 gradi centigradi in presenza di ossigeno, un processo chiamato ossidazione termica, e Song spiega ancora: «L’ossigeno, ad alte temperature, reagisce chimicamente con PIM-1 per potenziare  la forza dei canali mentre tiene sotto  controllo a dimensione dei cosiddetti “gate openings” che conducono all’interno delle cavità, il che permette per una maggiore selettività».

Con questa procedura, PIM-1 è due volte più selettivo per l’anidride carbonica e consente all’aria di passargli attraverso ad una velocità 100 volte superiore a quella dei polimeri disponibili in commercio. I ricercatori sottolineano che «PIM-1 può essere utilizzato anche per altre applicazioni, come catturare l’anidride carbonica dalla combustione di combustibili fossili, per arricchire il contenuto di ossigeno nell’aria per i motori a combustione efficiente, per la produzione di idrogeno e nei  processi per produrre plastica».

Sivaniah conclude: «Fondamentalmente, abbiamo sviluppato un metodo per realizzare un polimero che può contribuire realmente ad un ambiente sostenibile.  Dato che è conveniente e di lunga durata, il nostro polimero potrebbe potenzialmente tagliare il costo della cattura dell’anidride carbonica di ben 1.000 volte».