Processo elettrochimico consente di trasformare l’anidride carbonica senza condizioni estreme di pressione o temperatura
Un team di ricercatori cinesi ha sviluppato un processo elettrochimico innovativo capace di trasformare direttamente l’anidride carbonica in ossigeno e carbonio elementare, senza richiedere condizioni estreme di pressione o temperatura. Pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie International Edition, lo studio dimostra che questa tecnica potrebbe essere applicata sott’acqua, nello spazio o su Marte, aprendo nuove strade per la produzione autonoma di ossigeno in ambienti inospitali.
L’idea nasce da un problema globale: la necessità di ridurre le emissioni di CO₂, uno dei principali responsabili del cambiamento climatico. Mentre il mondo cerca soluzioni sostenibili, questa scoperta si inserisce come un’alternativa concreta alla classica fotosintesi delle piante, che pur essendo naturale, è poco efficiente e non produce ossigeno dalla CO₂, bensì dall’acqua assorbita.
Il ruolo chiave del litio nel nuovo processo elettrochimico
Il team guidato da Ping He e Haoshen Zhou dell’Università di Nanchino, in collaborazione con un ricercatore della Fudan University di Shanghai, è riuscito là dove le piante e la tecnologia tradizionale hanno fallito: “abbiamo diviso direttamente la CO₂ in carbonio e ossigeno”, spiegano i ricercatori.
Al posto dell’idrogeno usato in natura come mediatore, gli scienziati hanno impiegato il litio, integrandolo in un dispositivo elettrochimico composto da un’anodo in litio metallico e un catodo gassoso arricchito con un nanocatalizzatore di rutenio e cobalto (RuCo). Il biossido di carbonio viene immesso nel catodo, dove subisce una doppia riduzione elettrochimica: prima si forma carbonato di litio (Li₂CO₃), che reagisce ulteriormente generando ossido di litio (Li₂O) e carbonio.
Ossigeno puro con un’efficienza oltre il 98%
Il passaggio successivo, quello cruciale, è l’ossidazione elettrocatalitica del Li₂O, che viene convertito in ioni di litio e ossigeno molecolare (O₂).
Utilizzando il catalizzatore RuCo ottimizzato, i ricercatori hanno ottenuto una resa in ossigeno superiore al 98,6%, superando di gran lunga l’efficienza della fotosintesi naturale.
Funziona anche con aria marziana e fumi industriali
Il sistema non si è dimostrato efficace solo con CO₂ pura. I test sono stati condotti anche con miscele gassose, tra cui aria simulata, gas di scarico e un’atmosfera simile a quella di Marte, composta per la maggior parte da anidride carbonica.
Nonostante la pressione atmosferica marziana sia inferiore all’1% di quella terrestre, il processo ha funzionato efficacemente anche con questa miscela contenente argon e CO₂ all’1%, simulando condizioni estreme realistiche.
Questi risultati indicano un potenziale d’uso estremamente ampio, dalla purificazione dell’aria negli ambienti chiusi, ai sistemi di supporto vitale per immersioni subacquee e missioni spaziali, fino al trattamento sostenibile dei gas industriali.
Verso la neutralità carbonica
Se l’energia elettrica necessaria per alimentare questo sistema proviene da fonti rinnovabili, la tecnologia potrebbe contribuire in modo significativo agli obiettivi di neutralità climatica.
“Si tratta di un metodo pratico e controllabile per ottenere ossigeno dalla CO₂, con applicazioni che vanno oltre l’esplorazione spaziale”, evidenziano i ricercatori. L’invenzione rappresenta una svolta tecnologica, capace di garantire ossigeno respirabile in ambienti ostili, ridurre le emissioni e offrire una nuova via alla gestione dei rifiuti gassosi.
