Gli ingegneri della Ohio State University hanno sviluppato una tecnologia che può convertire i combustibili fossili e la biomassa in prodotti utili, come benzina ed elettricità, senza emettere anidride carbonica nell'aria.

Ritengono che questo sarà un passo importante per consentire alle industrie di creare energia pulita fino a quando le energie rinnovabili, come l'energia solare ed eolica, diventeranno più ampiamente disponibili e accessibili.

La tecnologia utilizza un processo chiamato looping chimico e funziona utilizzando minuscole particelle di ossido di metallo che trasportano l'ossigeno in reattori ad alta pressione. Mentre queste particelle attraversano il sistema, bruciano essenzialmente combustibili fossili e biomassa senza la presenza di ossigeno nell'aria, causando una reazione chimica che non emette biossido di carbonio.  

Fan Dr. Liang-Shih, Distinguished University Professor in Ingegneria chimica e biomolecolare presso OSU, ha lavorato su questa ricerca per oltre 40 anni.

Cinque anni fa, Fan e il suo team hanno dimostrato una parte di questa tecnologia, che hanno chiamato combustione del ciclo chimico diretto del carbone (CDCL), rilasciando con successo energia dal carbone e impedendo che il 99 per cento delle emissioni di anidride carbonica entrasse nell'aria. La loro scoperta chiave fu il risultato dell'uso di particelle di ossido di ferro, che fornivano l'ossigeno per la combustione chimica in un reattore a letto mobile e, dopo la combustione, riprendevano l'ossigeno dall'aria per ricominciare il ciclo.

Lo studio è pubblicato nella rivista Energy & Environmental Science.

Mentre questa scoperta è stata una svolta in quel momento, la sfida rimanente è stata quella di tenere le particelle fuori uso, quindi la tecnologia potrebbe essere utile per le operazioni commerciali.

A quel punto, CDLC è durato solo attraverso i cicli 100 per oltre otto giorni di uso continuo. Tuttavia, i ricercatori hanno sviluppato una formulazione che dura attraverso i cicli 3000 o più di otto mesi di uso continuo.

"Abbiamo schermato elementi dalla tavola periodica e siamo in grado di identificare elementi che hanno alta reattività e forza fisica", ha detto Fan. "È un processo elaborato nello screening degli elementi. Prevediamo che questa particella abbia un ciclo di vita oltre i cicli 3000, come dimostrato. "

Questo studio è anche pubblicato nella rivista Energy & Environmental Science.

Finora, questa è stata la durata più lunga mai riportata per il vettore di ossigeno. Il prossimo passo dei ricercatori è testare il vettore in un processo di looping chimico a carbone integrato.

Inoltre, Fan e il suo team hanno scoperto un metodo per utilizzare il looping chimico per produrre "syngas" o gas sintetico, a metà dei costi della tecnologia attuale. Syngas è una miscela contenente prevalentemente diossido di carbonio e ossigeno.

Il metodo, che è stato brevettato, utilizza effettivamente anidride carbonica per creare una serie di altri prodotti utili, tra cui ammoniaca, plastica e fibre di carbonio, invece di averlo rimosso dagli scarichi delle centrali per evitare che entri nell'atmosfera come gas serra.

Ognuno di questi sviluppi ha portato la tecnologia significativamente più vicina alla commercializzazione.

L'università ha già iniziato a collaborare con industrie come il Linde Group, una società che fornisce impianti e forniture di idrogeno e gas di sintesi, e The Babcock & Wilcox Company (B&W), che produce tecnologie energetiche pulite per i mercati dell'energia.

"Quando la tecnologia di looping chimico è sviluppata commercialmente, avrà un impatto significativo sulla conversione del combustibile fossile in termini di economia di processo, efficienza di conversione energetica, strategia di riduzione dell'inquinamento e variabilità nella formazione del prodotto", ha affermato Fan.