Idrogeno dall’acqua marina, ora non è più un problema

I ricercatori dell’Università di Houston hanno realizzato un nuovo catalizzatore in grado di avviare l’elettrolisi dell’acqua di mare a tensioni relativamente basse

Produrre idrogeno dall’acqua marina e dal sole, per portare energia pulita anche in quelle parti del mondo dove le risorse per la sussistenza sono poche e contate: per quanti credono nell’Hydrogen Economy, questo obiettivo è irrinunciabile ma raggiungerlo è ancora una sfida aperta. Oggi, infatti, le tecnologie di elettrolisi funzionano in maniera più efficiente con l’acqua dolce, dal momento il sale marino è in grado di danneggiare parti chiave dell’impianto.

Eppure il sogno di produrre idrogeno dall’acqua marina rimane fondamentale per il comparto e non solo perché mari e oceani costituiscono una delle risorse naturali più abbondanti sul nostro pianeta. L’approccio, spiegano gli esperti, permetterebbe anche di fornire un contributo alle future soluzioni di desalinizzazione. Ecco perché il lavoro svolto dai fisici dell’Università di Huston, in Texas, rappresenta una svolta significativa in questa direzione. Il team di ricercatori è riuscito a realizzare un catalizzatore robusto ed efficiente in grado di sostenere la scissione dell’acqua salata senza incorrere nel pericolo di disattivazione o corrosione per l’anodo. 

  

Spiega Zhifeng Ren, direttore del Centro texano della Superconduttività presso l’ateneo “un grande ostacolo finora è stata la mancanza di un catalizzatore in grado di dividere efficacemente l’acqua di mare per produrre idrogeno senza liberare ioni di sodio, cloro, calcio e altri componenti in grado di depositarsi sul catalizzatore e renderlo inattivo. Gli ioni di cloro sono particolarmente problematici, in parte perché il cloro richiede una tensione leggermente più alta per liberarsi rispetto quella chiesta dall’idrogeno”. Nel dettaglio, il gruppo ha sintetizzato un catalizzatore tridimensionale composto da nitruri metallici economici per la reazione di liberazione dell’ossigeno molecolare. 

La nuova molecola è stata “accoppiata” con un catalizzatore per la reazione di liberazione dell’idrogeno a base di nichel-molibdeno-nitruro, all’interno di elettrolizzatore, alimentato semplicemente dal calore residuo o da una pila AA. Quindi il team ha sperimentato l’apparecchio nelle acque della baia di Galveston, al largo della costa del Texas. Il risultato? L’elettrolizzatore ha raggiunto densità di corrente in grado di supportare le esigenze industriali, richiedendo una tensione relativamente bassa per avviare la scissione dell’acqua di mare.

“Abbiamo raggiunto le densità di corrente richieste a livello industriale di 500 e 1000 mA cm−2 a basse tensioni record di 1,608 e 1,770 V, rispettivamente, per la scissione alcalina dell’acqua di mare a 60 ° C” spiegano gli scienziati nell’articolo (testo in inglese) pubblicato su Nature Communications. “Questa scoperta fa avanzare significativamente lo sviluppo dell’elettrolisi dell’acqua di mare per la produzione di idrogeno su larga scala”.

fonte: www.rinnovabili.it

Riciclare la plastica… per fare altra plastica. L’idea rivoluzionaria di un’azienda canadese

Plastica, uno dei più gravi problemi ambientali di tutti i tempi. Ma Loop Industries, un’azienda canadese, potrebbe avere la soluzione: un nuovo sistema di riciclo, economico e sostenibile, che recupera la plastica impiegandola per realizzare… altra plastica, realizzando così una sorta di anello virtuoso chiuso, in cui non si consuma nuovo petrolio per produrre plastica, né si consuma tutta l’energia richiesta normalmente dagli attuali metodi di riciclo.

Come sappiamo, i rifiuti plastici possono impiegare anche 1000 anni per decomporsi, mentre annualmente i produttori consumano tra gli 80 e i 120 miliardi di dollari in ‎‎combustibili fossili‎‎ per fabbricare oggetti di plastica monouso, come le bottiglie di acqua. Certo, la plastica è attualmente riciclabile, ad esempio è impiegata per la realizzazione di capi in pile. Tuttavia ‎il processo richiede energia supplementare che contribuisce ad aumentare i consumi energetici, rilasciando nell’atmosfera una maggior quantità di ‎‎gas serra, colpevoli del cambiamento climatico in atto.

Loop Industries invece, anziché ‎utilizzare petrolio e gas naturale, prende oggetti in plastica già esistenti e altri contenenti fibra di poliestere, come tappeti e magliette, e li scompone per trasformarli nuovamente in plastica, da utilizzare per altri prodotti. Un processo che richiede molta meno energia del riciclaggio convenzionale e aiuta a ridurre i gas serra. ‎

“Non solo stiamo usando rifiuti plastici, ma stiamo utilizzando rifiuti plastici che oggi non hanno alcun valore, quelle che finiscono nei nostri fiumi, mari e discariche, perché nessuno può fare nulla con il materiale”, ha commentato Daniel Solomita, Presidente, Amministratore Delegato e fondatore di Loop Industries, in un’intervista rilasciata a Business Insider. “Nel nostro ciclo invece prendiamo materiali dal valore molto modesto per creare un prodotto di alto valore”.

Il tutto è reso possibile da un catalizzatore sviluppato e brevettato dall’azienda stessa, che consente di scindere i compositi complessi nei loro monomeri di base, DMT (Dimetil tereftalato) e MEG (glicole etilenico). Questi ultimi vengono poi purificati per eliminare eventuali additivi e poi impiegati per produrre PET (polietilene tereftalato), ossia la materia di base per molti prodotti plastici. ‎I prodotti finiti di Loop attualmente sono già utilizzati da Evian, Coca-Cola e Pepsi, mentre l’azienda sta costruendo il suo primo impianto statunitense nella Carolina del sud. ‎

fonte: https://www.tomshw.it

Questa studentessa scopre batteri che trasformano la plastica in acqua e CO2

Eterna plastica? Una ragazza di appena 23 anni, Miranda Wang, ha trovato il modo per degradarla ottenendo dei prodotti utilizzabili per molte applicazioni (senza usare il petrolio). Una tecnologia (da cui è stata fondata la compagnia specializzata BioCellection) che su larga scala potrebbe ridurre significativamente la plastica indistruttibile che affligge i nostri mari (e non solo). Ciò le ha appena permesso di conquistare il Rolex Awards for Enterprise 2019.

Le materie plastiche sono fatte di lunghissimi polimeri, ovvero catene di composti chimici tutti uguali, quasi mai biodegradabili e quindi quasi permanenti nell’ambiente. Ma la chiave per la loro “distruzione” sembra essere l’utilizzo di un catalizzatore, ovvero di una molecola che rende la reazione di “taglio” molto più rapida ed economica.

I batteri presenti naturalmente non ce la fanno e anche per la chimica ci sono diversi problemi, salvo qualche caso in fase di studio che coinvolge l’utilizzo di enzimi. Il problema nasce dalla difficoltà di spezzare le catene fatte da legami tra atomi di carbonio molto stabili. Per riuscirci sono necessarie alte temperature, ma queste implicano costi elevati ed emissioni in atmosfera non molto amiche dell’ambiente.

La soluzione (forse)?“Abbiamo identificato un catalizzatore che taglia le catene polimeriche per innescare una reazione a catena intelligente, a pressione atmosferica e ad una temperatura che può essere gestita da un bollitore– si legge sul sito della società –Una volta che il polimero si rompe in pezzi con meno di 10 atomi di carbonio, l’ossigeno dell’aria si aggiunge alla catena e forma preziose specie di acidi organici che possono essere raccolte, purificate e utilizzate per realizzare i prodotti che amiamo”.

I catalizzatori sono molecole che facilitano reazioni molto complesse, agendo in diversi modi ma con un medesimo principio di base, ovvero modificandone il meccanismo. Procedendo in maniera diversa tutto cambia e, se il catalizzatore è veramente efficace, si registra una velocità maggiore, magari con temperature e pressioni più basse, quindi con costi inferiori. Ulteriore vantaggio: il catalizzatore può essere recuperato a fine reazione per molti cicli consecutivi.

Foto: Biocellection

La tecnologia proposta da Miranda Wang promette inoltre apparati semplici e quindi potenzialmente industrializzabili, nonché il recupero di prodotti utili per altre applicazioni e soprattutto non derivati dal petrolio, aggiungendo un altro vantaggio per l’ambiente.

“Il nostro prodotto è una miscela di esteri dibasici contenenti da 4 a 9 atomi di carbonio– si legge ancora sul sito –Nessun altro team ha creato tali prodotti dai rifiuti di plastica post-consumo! Gli eteri sono prodotti oggi utilizzando petrolio e sono essenziali per ottenere svariati tessuti e materiali. La nostra innovazione utilizza i rifiuti di plastica sostituendo il petrolio come risorsa per filiere sostenibili”.

La società condurrà una dimostrazione pilota del proprio processo il prossimo ottobre convertendo 17 tonnellate di rifiuti di plastica in 6 tonnellate di sostanze chimiche di valore in 3 mesi. Successivamente il team ha in programma di costruire un apparato più grande per continuare a riciclare i materiali ed espandere la propria ricerca includendo il riciclo anche di altri materiali plastici.

Conquistato il Rolex Awards for Enterprise 2019

Grazie alla sua scoperta, Miranda Wang si è aggiudicata il premio di 10mila franchi svizzeri e un rolex istituito dalla Casa della Corona nel 1976. Il riconoscimento è dedicato a persone di età compresa tra i 25 e i 49 anni.

Tra gli altri vincitori, il brasiliano Joao Campos-Silva, il francese Grégoire Courtine, l’ugandese Brian Gitta e l’indiana Krithi Karanth.

fonte: www.greenme.it

Plastica: rifiuti trasformati in polvere per il riciclo, l’idea IBM

Riciclo della plastica più efficiente grazie a un nuovo catalizzatore, a presentare il processo VolCat è la IBM.

Rifiuti in plastica trasformati in polvere per incrementare le possibilità di riciclo. A presentare il progetto è la IBM, che nei suoi laboratori della Silicon Valley ha messo a punto un processo per riciclare i componenti plastici anche quando mescolati ad altri materiali. Un metodo del tutto differente e sembrerebbe più efficace rispetto a quello finora seguito.

Il nuovo metodo è stato nominato “VolCat” e può contare su un innovativo catalizzatore, in grado di separare il PET (polietilene tereftalato) dagli altri materiali plastici di minore qualità e ridurlo in polvere. Lo strumento è collocato dentro un’apposita cisterna, dove la plastica verrà individuata e “digerita”, fino a essere separata dal resto delle sostanze e polverizzata.

Il risultato di questa lavorazione permetterebbe ad esempio di riciclare un tessuto misto, solo in parte sintetico, ottenendo da un lato cotone e dall’altro plastica in polvere, quest’ultima riutilizzabile come fosse materia prima “vergine”.

IBM si è attivata ora per individuare ulteriori partner, così da poter condurre test più ampi al fine di valutare la sostenibilità del processo quando applicato su vasta scala. Tra i vantaggi assicurati dai suoi ideatori VolCat offre un livello di riciclo della plastica non soggetto a limitazioni legate alla pulizia o alla qualità del materiale. Lo stesso catalizzatore risulta al 100% riciclabile e riutilizzabile.

fonte: https://www.greenstyle.it

La ragazza di 23 anni che ha scoperto il segreto per decomporre la plastica (e trasformarla in molecole organiche)

Eterna plastica? Una ragazza di appena 23 anni, Miranda Wang, ha trovato il modo per degradarla ottenendo dei prodotti utilizzabili per molte applicazioni (senza usare il petrolio). Una tecnologia (da cui è stata fondata la compagnia specializzata BioCellection) che su larga scala potrebbe ridurre significativamente la plastica indistruttibile che affligge i nostri mari (e non solo).

Le materie plastiche sono fatte di lunghissimi polimeri, ovvero catene di composti chimici tutti uguali, quasi mai biodegradabili e quindi quasi permanenti nell’ambiente. Ma la chiave per la loro “distruzione” sembra essere l’utilizzo di un catalizzatore, ovvero di una molecola che rende la reazione di “taglio” molto più rapida ed economica.

I batteri presenti naturalmente non ce la fanno e anche per la chimica ci sono diversi problemi, salvo qualche caso in fase di studio che coinvolge l’utilizzo di enzimi. Il problema nasce dalla difficoltà di spezzare le catene fatte da legami tra atomi di carbonio molto stabili. Per riuscirci sono necessarie alte temperature, ma queste implicano costi elevati ed emissioni in atmosfera non molto amiche dell’ambiente.

La soluzione (forse)? “Abbiamo identificato un catalizzatore che taglia le catene polimeriche per innescare una reazione a catena intelligente, a pressione atmosferica e ad una temperatura che può essere gestita da un bollitore – si legge sul sito della società - Una volta che il polimero si rompe in pezzi con meno di 10 atomi di carbonio, l’ossigeno dell’aria si aggiunge alla catena e forma preziose specie di acidi organici che possono essere raccolte, purificate e utilizzate per realizzare i prodotti che amiamo”.

I catalizzatori sono molecole che facilitano reazioni molto complesse, agendo in diversi modi ma con un medesimo principio di base, ovvero modificandone il meccanismo. Procedendo in maniera diversa tutto cambia e, se il catalizzatore è veramente efficace, si registra una velocità maggiore, magari con temperature e pressioni più basse, quindi con costi inferiori. Ulteriore vantaggio: il catalizzatore può essere recuperato a fine reazione per molti cicli consecutivi.

Foto: Biocellection

La tecnologia proposta da Miranda Wang promette inoltre apparati semplici e quindi potenzialmente industrializzabili, nonché il recupero di prodotti utili per altre applicazioni e soprattutto non derivati dal petrolio, aggiungendo un altro vantaggio per l’ambiente.

“Il nostro prodotto è una miscela di esteri dibasici contenenti da 4 a 9 atomi di carbonio – si legge ancora sul sito - Nessun altro team ha creato tali prodotti dai rifiuti di plastica post-consumo! Gli eteri sono prodotti oggi utilizzando petrolio e sono essenziali per ottenere svariati tessuti e materiali. La nostra innovazione utilizza i rifiuti di plastica sostituendo il petrolio come risorsa per filiere sostenibili”.

La società condurrà una dimostrazione pilota del proprio processo il prossimo ottobre convertendo 17 tonnellate di rifiuti di plastica in 6 tonnellate di sostanze chimiche di valore in 3 mesi. Successivamente il team ha in programma di costruire un apparato più grande per continuare a riciclare i materiali ed espandere la propria ricerca includendo il riciclo anche di altri materiali plastici.

fonte: https://www.greenme.it

I fogli di alluminio sporco si trasformano in catalizzatori per il biocarburante

Un ricercatore britannico scopre come riciclare la stagnola usata nella produzione di catalizzatori a base di alluminio. Il prodotto finale è più puro della controparte commerciale

In Gran Bretagna ogni anno circa 20 mila tonnellate di fogli di alluminio vengono buttati. Abbastanza da avvolgere con la stagnola tutta la luna. La maggior parte finisce in discarica o in inceneritore ed è generalmente contaminata con olio o grasso, elementi che possono danneggiare gli impianti di trattamento.

Ahmed Osman, ricercatore della Queen’s University’s School of Chemistry and Chemical Engineering di Belfast, ha creato un innovativo metodo di cristallizzazione, in grado di ottenere cristalli puri di sali di alluminio dai fogli sporchi di grasso o olio. Un materiale che può essere usato per la preparazione di catalizzatori a base di ossido di alluminio. In genere, per produrre questo tipo di alluminio sarebbe necessario utilizzare bauxite, proveniente dalle miniere dell’Africa Occidentale, delle Indie e dell’Australia.

La soluzione di Osman sembra essere decisamente più ecocompatibile e meno costosa. Secondo il ricercatore, produrre catalizzatore dai fogli di alluminio costerebbe circa 120 sterline al chilo, contro un costo commerciale di circa 305 sterline al chilo.

Data la stabilità termica, chimica e meccanica, il prodotto può anche essere utilizzato come assorbente, nella fabbricazione di dispositivi elettronici, come materiale per il taglio e nella chirurgia.

“Un giorno – spiega Osman, citato da Science Daily – ero in uno dei nostri laboratori e ho trovato un sacco di fogli di alluminio nei vari cestini, ho fatto un po’ di ricerche e dopo aver parlato con i miei colleghi, ho condotto un esperimento e sono rimasto stupefatto dai cristalli puri al 100 per cento. Questa scoperta è importante non solo perché il prodotto che otteniamo è più puro della sua controparte commerciale, ma anche perché può ridurre la quantità di fogli di alluminio che finisce in discarica e al contempo limitare i danni ambientali associati alle miniere di bauxite”.

Osman ora spera di portare avanti la sua ricerca per capire come questi catalizzatori possano essere ulteriormente migliorati, in particolare per quanto riguarda le opportunità di commercializzazione nella produzione di biocarburanti o nella produzione di convertitori catalitici nei veicoli alimentati a gas naturale.

fonte: http://www.rinnovabili.it

Riciclare la stagnola per biocombustibili più economici

Secondo, i calcoli della Queen’s University di Belfast, ogni anno nel Regno Unito vengono gettate tra i rifiuti circa 20.000 tonnellate di fogli di alluminio. Un quantitativo sufficiente per tappezzare il tragitto dalla Terra alla Luna, andata e ritorno. Per mettere a frutto queste risorse, il chimico Ashmed Osman ha creato un nuovo processo che permette di riciclare la stagnola usata in un catalizzatore per la produzione di biofuel. Biofuel che risulterebbero così, secondo lo scienziato, più ecologici e soprattutto più economici.

Il problema con il recupero dell’allumino è legato soprattutto all’uso che se ne fa la prima volta. Mentre le lattine, ad esempio, possono essere portate in impianti di trattamento, puliti e riprocessati, i fogli impiegati nel settore alimentare sono solitamente contaminati da grassi e oli che possono danneggiare i macchinari dell’impianto. La maggior parte, quindi, è scaricata in discarica o incenerita.

Per Osman, il cui lavoro si concentra sullo sviluppo di modi più economici e semplici per produrre biocarburanti dai rifiuti, è stato come trovare il materiale perfetto. Lo scienziato ha lavorato su un nuovo processo di cristallizzazione: la tecnica prevede la dissoluzione del foglio di stagnola in soluzioni acide e la conservazione fino a formare singoli cristalli. Osman ha quindi impiagato precipitazioni di ammoniaca per trasformarle i cristalli in sali di alluminio. Questi, a loro volta, possono essere impiegati come materiale di partenza del catalizzatore in allumina (o ossido di alluminio) che accelera le reazioni di produzione dell’etere dimetilico, un biocarburante pulito e non tossico. Gli approcci attuali per la produzione di questo catalizzatore richiedono l’estrazione mineraria di bauxite con tecniche che provocano notevoli danni ambientali. Oltre ad aver trovato un nuovo metodo per riciclare la stagnola e proteggere l’ambiente, lo scienziato mostra il lato conveniente del processo: il costo medio del catalizzatore commerciale è di circa 400 dollari per kg; con 265 g di pellicola, si può produrre un chilogrammo di allumina per soli 156 dollari.

fonte: www.rinnovabili.it