Futuro sostenibile | Con il progetto CONDOR energie rinnovabili dall’anidride carbonica

Sostituire le fonti fossili di energia con quelle rinnovabili è fondamentale per ridurre i gas serra di origine antropica e quindi mitigare il riscaldamento globale. L’impiego di queste fonti pone tuttavia ancora importanti questioni irrisolte, legate principalmente alla loro discontinuità e difficoltà di immagazzinamento.

Cerca di intervenire su questi aspetti l’ambizioso progetto di ricerca CONDOR (COmbined suN-Driven Oxidation and CO2 Reduction), finanziato con quasi quattro milioni di euro dalla Commissione europea nell’ambito del programma Horizon 2020. Unife prende parte al progetto sotto la guida del Professor Stefano Caramori del Dipartimento di Scienze Chimiche, Farmaceutiche e Agrarie.

“L’idea alla base del progetto - spiega Caramori - è quella di riutilizzare l’anidride carbonica, ritenuta tra i principali composti clima-alteranti, convertendola in un vettore energetico ad alta densità di energia,  come il metanolo, o in un eccellente combustibile sostitutivo ai gasoli e keroseni, per l’impiego nei motori diesel e motori avio, quale il dimetiletere. Una vera e propria fotosintesi artificiale, che vorremmo ottimizzare. Il processo di conversione dell’anidride carbonica in combustibili richiede protoni ed elettroni che sono prodotti per ossidazione dell’acqua, quindi di una molecola onnipresente sul nostro pianeta, oppure, preferibilmente, da molecole derivate da biomasse”.

Il ruolo di Unife riguarderà la produzione dei componenti che comporranno il dispositivo fotoelettrochimico  deputato alla sintesi dei combustibili solari.

“Per realizzare la conversione, verranno impiegati materiali in grado di ricevere e convertire l’energia solare, basati in prevalenza su semiconduttori a basso costo - descrive Caramori -. All’Università di Ferrara ci occuperemo dello sviluppo di processi replicabili e a basso costo che consentano la produzione di semiconduttori nanostrutturati basati su ossidi metallici. I semiconduttori hanno il ruolo primario di assorbire la porzione ad alta energia dello spettro solare, per dare inizio alla fotoconversione, processo mediante il quale l'energia luminosa viene convertita in altre forme di energia utilizzabili”.

Schema di funzionamento del dispositivo di conversione solare della CO₂ in combustibili. Al compartimento 1 un fotoanodo  assorbe la porzione ad alta energia dello spettro solare per innescando il processo di conversione: gli elettroni estratti da donatori elettronici (acqua o biomasse) sono utilizzati al catodo per produrre una miscela di CO e idrogeno (gas di sintesi) convertito al comparto 2 da particolari catalizzatori a base di silicio e metalli. Il prodotto finale è il metanolo o il prodotto di disidratazione dello stesso, il dimetiletere. 

L’efficienza dei materiali sarà validata nei laboratori dell’Università di Ferrara prima che questi vengano trasferiti ai partner del progetto per l’assemblaggio del dispositivo finale, il cui funzionamento sarà testato in condizioni outdoor, presso il CNR di Bologna.

“Nel comparto fotoanodico, le reazioni di ossidazione innescate dalla luce solare produrranno molecole ad alto valore aggiunto per l’industria chimica di sintesi, mentre il comparto catodico vedrà la conversione dell’anidride carbonica in combustibili, chiudendo così il ciclo del carbonio e riducendo le emissioni di CO₂ in atmosfera da parte delle attività antropiche”, conclude Caramori. 

Il Professor Stefano Caramori, Responsabile Scientifico del progetto di ricerca CONDOR

Il progetto è iniziato a novembre 2020 e avrà una durata quadriennale con il coordinamento dell’Università di Bologna e la collaborazione di enti e istituiti di ricerca nazionali e internazionali. Oltre all’Università di Ferrara partecipano la Fondazione spagnola “Fundacio Privada Institut Catala d'investigacio Quimica”, il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) di Bologna, l’Università di Utrecht dei Paesi Bassi, l’Azienda energetica francese “Engie”, il “Belgisch Laboratorium Van de Elektriciteitsindustrie Laborelec Cvba” belga, l’Università americana “North Carolina at Chapel Hill”, le compagnie energetiche “HYGEAR BV” dei Paesi Bassi e “AMIRES SRO” della Repubblica Ceca.

A cura di PIERLUIGI GIACOBAZZI, studente del Master in Giornalismo e Comunicazione istituzionale della scienza dell'Università di Ferrara