Foto Origine: MaxPixel. (CC0)
I chimici hanno progettato una molecola che utilizza la luce o l'elettricità per convertire l'anidride carbonica in monossido di carbonio, una fonte di combustibile neutrale rispetto al carbonio, in modo più efficiente di qualsiasi altro metodo di "riduzione del carbonio".
"Se riesci a creare una molecola abbastanza efficiente per questa reazione, produrrà energia che è libera e immagazzinabile sotto forma di carburanti", afferma il leader dello studio Liang-shi Li, professore associato nel dipartimento di chimica dell'Università dell'Indiana Bloomington. "Questo studio è un grande passo in quella direzione."
Il combustibile che brucia, come il monossido di carbonio, produce anidride carbonica e rilascia energia. Trasformare l'anidride carbonica in combustibile richiede almeno la stessa quantità di energia. Un obiettivo importante tra gli scienziati è stato la riduzione dell'energia in eccesso necessaria.
Questo è esattamente ciò che la molecola di Li raggiunge: richiede la minima quantità di energia riportata finora per guidare la formazione di monossido di carbonio. La molecola - un complesso nanographene-renio collegato tramite un composto organico noto come bipiridina - innesca una reazione altamente efficiente che converte l'anidride carbonica in monossido di carbonio.
La capacità di creare in modo efficiente ed esclusivo monossido di carbonio è significativa a causa della versatilità della molecola.
"Il monossido di carbonio è una materia prima importante in molti processi industriali", afferma Li. "È anche un modo per immagazzinare energia come combustibile a emissioni zero perché non stai rimettendo più carbonio nell'atmosfera di quello che hai già rimosso. Stai semplicemente rilasciando l'energia solare che hai usato per produrla. "
Il segreto dell'efficienza della molecola è il nanographene - un pezzo di grafite su scala nanometrica, una forma comune di carbonio (cioè il "piombo" nero nelle matite) - perché il colore scuro del materiale assorbe una grande quantità di luce solare.
Li afferma che i complessi bipiridinico-metallo sono stati a lungo studiati per ridurre l'anidride carbonica in monossido di carbonio con la luce solare. Ma queste molecole possono usare solo un piccolo frammento di luce alla luce del sole, principalmente nella gamma degli ultravioletti, che è invisibile ad occhio nudo. Al contrario, la molecola sfrutta il potere di assorbimento della luce del nanographene per creare una reazione che utilizza la luce solare nella lunghezza d'onda fino a nanometri 600, una grande porzione dello spettro della luce visibile.
In sostanza, dice Li, la molecola agisce come un sistema in due parti: un "collettore di energia" di nanografo che assorbe energia dalla luce solare e un "motore" di renio atomico che produce monossido di carbonio. Il collettore di energia guida un flusso di elettroni verso l'atomo di renio, che si lega e converte ripetutamente l'anidride carbonica normalmente stabile in monossido di carbonio.
L'idea di collegare il nanographene al metallo è nata dai precedenti sforzi di Li per creare una cella solare più efficiente con il materiale a base di carbonio. "Ci siamo chiesti: potremmo eliminare l'uomo di mezzo, le celle solari, e usare la qualità di assorbimento della luce del nanografo da solo per guidare la reazione?", Afferma.
Successivamente, Li prevede di rendere la molecola più potente, incluso il fatto di durare più a lungo e sopravvivere in forma non liquida, poiché i catalizzatori solidi sono più facili da usare nel mondo reale. Sta inoltre lavorando per sostituire l'atomo di renio nella molecola - un elemento raro - con il manganese, un metallo più comune e meno costoso.
L'ufficio dell'Indiana University del Vice Provost per la ricerca e la National Science Foundation ha sostenuto la ricerca, che appare nel Journal of American Chemical Society.
Fonte: Indiana University
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