Studi sulla conversione della CO2

Per Approfondire sulla Conversione della CO2

Un nuovo processo per la conversione di CO2 in acido lattico durante la produzione biologica di idrogeno attraverso la fermentazione batterica di scarti organici è stato messo a punto e brevettato dall’Istituto di chimica biomolecolare del Cnr di Pozzuoli. I risultati sono pubblicati su International Journal of Hydrogen Energy e ChemSusChem

Un nuovo metodo biotecnologico per la cattura dell’anidride carbonica e la sintesi di idrogeno mediante la fermentazione di materiali organici anche di scarto, che potrebbe avere un utilizzo industriale per la produzione di energie rinnovabili ed ecosostenibili, è stato ideato e brevettato da un team diretto da Angelo Fontana presso i laboratori di ricerca dell’Istituto di chimica biomolecolare del Consiglio nazionale delle ricerche (Icb-Cnr) di Pozzuoli. Lo studio è apparso su ‘International Journal of Hydrogen Energy’ ed è in via di pubblicazione su ‘ChemSunChem’.

“Il metodo per la produzione di biogas è chiamato Clf, Capnophilic Lactic Fermentation, e si avvale di un batterio estremofilo (cioè che vive e prolifera in condizioni ambientali estreme), la Thermotoga neapolitana, che cresce a 80 gradi nelle solfatare marine a largo del litorale Flegreo”, spiega Fontana. “Le cellule della Thermotoga si comportano da micro reattori in grado di produrre idrogeno da fermentazione di substrati organici, inclusi materiale di scarto dell'industria agro-alimentare, permettendone una trasformazione in energia pulita”.

Un meccanismo assolutamente nuovo. “Clf rappresenta un inedito metodo che consente di avere simultaneamente tre vantaggi: la produzione di energia pulita, la cattura dell'anidride carbonica e il recupero di materiali di scarto”, prosegue il ricercatore dell'Icb-Cnr. “Il metabolismo del batterio prendendo CO2 e acido acetico rilascia acido lattico con la completa eliminazione della CO2, inoltre, al contrario dei classici meccanismi di fissazione autotrofa, come ad esempio la fotosintesi, non comporta sintesi di composti del metabolismo cellulare. Anzi, l’utilizzo di anidride carbonica stimola la velocità di fermentazione determinando un miglioramento della produzione di idrogeno da cui potrebbe essere direttamente ottenuta energia elettrica”.

I vantaggi derivanti da tale processo sono intuitivi: “L’obiettivo del lavoro attualmente in corso è scientifico, ma i risultati aprono ora la possibilità dell'applicazione industriale della Capnophilic Lactic Fermentation, considerando che per la sola produzione di acido lattico esiste un mercato mondiale stimato in circa 1.200 milioni di dollari nel 2010”, conclude Fontana. “La produzione biologica di idrogeno mediante fermentazione batterica di substrati organici, incluso molti materiali di scarto, è una tematica scientifica caldissima e di grande prospettiva per la produzione di energia da fonti rinnovabili”.

L’idrogeno viene ottenuto per elettrolisi dall’acqua utilizzando energia solare (idrogeno blu) diverso dall’idrogeno grigio che viene ottenuto da combustibili fossili.

L’idrogeno per via biologica e/o chimica viene fatto reagire con la CO2 e viene ottenuto metano che lo stato italiano ha già previsto di incentivare

Siamo a livello di ricerca e prototipi. C’è ancora tanto da fare:

Confrontarci con gli scienziati Coreani, con i colleghi della Georgia Tech negli Stati Uniti sull’elettricità e idrogeno dalla CO2, la svolta della batteria liquida.

S’ispira al ruolo dell’oceano nel ciclo della CO2, il nuovo sistema di cattura e utilizzo delle emissioni realizzato da scienziati coreani e statunitensi con i quali apriremo una nuova campagna di ricerche volte all’industrializzazione del sistema. Gli scienziati coreani in collaborazione con i colleghi negli USA hanno realizzato un dispositivo elettrochimico in grado di sfruttare l’anidride carbonica per produrre elettricità e 2 idrogeno. Come spiegano in un articolo pubblicato su iScience, la tecnologia si basa sul funzionamento di una cella ibrida Na-CO2, una sorta di grande batteria liquida dal design studiato ad hoc: l’anodo, in sodio metallico, è posto in un elettrolita organico, mentre il catodo è contenuto in una soluzione acquosa all’intero della quale è iniettata la CO2; i due liquidi sono separati da una membrana di conduttore superionico in sodio (NASICON). Il funzionamento, almeno sulla carta, è semplice. Quando il biossido di carbonio viene iniettato nell’elettrolita acquoso, reagisce con il catodo producendo ioni idrogeno e acido carbonico. Attraverso una reazione elettrochimica questi sottoprodotti sono impiegati per generare elettricità e creare gas idrogeno. A differenza di altri design, la nuova cella ibrida non rilascia alcuna CO2 come gas durante il normale funzionamento; al contrario metà del carbonio è recuperato dall’elettrolita come bicarbonato di sodio.