La conversione elettrochimica della CO2 può generare una varietà di prodotti preziosi, quali i combustibili liquidi utilizzati per alimentare i trasporti. Tuttavia, poiché la CO2 è una molecola estremamente stabile, sono necessari catalizzatori efficienti per rompere i suoi legami. Il progetto HY-CAT, sostenuto dal CER, si propone di identificare e sviluppare sistemi catalitici migliori per convertire la CO2 in sostanze chimiche a valore aggiunto immagazzinando energie rinnovabili.
L’attuale dipendenza del mondo dai combustibili fossili ci impone di catturare e immagazzinare la CO2 prodotta dalla civiltà umana, per prevenire livelli inaccettabili di CO2 nell’atmosfera terrestre. Tuttavia, esistono anche limiti allo stoccaggio della CO2. E se invece l’eccesso di CO2 potesse essere convertito in sostanze chimiche utili, creando così, in effetti, un’economia circolare della CO2?
Il team di ricerca del progetto HY-CAT (Multifunctional Hybrid Platforms based on Colloidal Nanocrystals to Advance CO2 Conversion Studies), con sede presso la Scuola politecnica federale svizzera di Losanna, sta lavorando per sintetizzare materiali ibridi composti da assorbenti di CO2 atomicamente ben definiti, che sono sottili strati porosi delle cosiddette strutture metallo-organiche (MOF, Metal-Organic Frameworks) e catalizzatori nanocristallini intimamente legati in un unico sistema integrato. Saranno utilizzate tre diverse classi di ibridi, ciascuna caratterizzata da uno specifico meccanismo di assorbimento/preattivazione, per effettuare un’indagine dettagliata dell’effetto dei meccanismi sull’attività del catalizzatore. Un tale approccio metodico consente al team di confrontare struttura e attività, determinando i principi di progettazione in base a cui è possibile creare catalizzatori migliori.
HY-CAT ha già raggiunto alcuni traguardi importanti, ad esempio l’apprendimento di come sintetizzare elettrocatalizzatori ibridi, inclusi nanocristalli d’argento incorporati nelle MOF. I ricercatori hanno scoperto che le MOF rendono le nanoparticelle più selettive, rendendole così più energeticamente favorevoli come canale di reazione, per la riduzione di CO2 e più stabili verso l’aggregazione durante la catalisi. Hanno anche sviluppato con successo un approccio per formare un sistema di ossido di rame/cerio (Cu/CeOx), scoprendo che una tale combinazione di nanoparticelle rende anche il rame più selettivo verso la conversione della CO2 in metano.
Da un punto di vista commerciale, HY-CAT ha inoltre progettato e costruito una cella elettrochimica all’avanguardia che viene alimentata a gas invece che a elettrolita acquoso. Questo dispositivo consente di testare i catalizzatori in condizioni commercialmente rilevanti, un passaggio cruciale per compiere progressi reali verso la vera sostenibilità.
HY-CAT è iniziato nel gennaio 2017 e durerà fino a giugno 2022.
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