Un filtro a membrana efficiente lascia passare solo le molecole di ossido di carbonio, che verranno poi indirizzate verso un raccoglitore (Credit: Oak Ridge National Laboratory)
Nella lotta per la salvaguardia dell’ambiente e di conseguenza della salute di noi tutti, la riduzione delle emissioni di CO2 riveste, è noto, primaria importanza.
Le vie percorribili sono due: da un lato si cercano metodi alternativi che evitino le produzione di questo gas-serra, dall’altro si tenta di catturarlo prima che si disperda nell’atmosfera.
I filtri a membrana sono potenzialmente più economici, semplici da usare e bisognosi di minor controllo e manutenzione rispetto ad altri metodi (per esempio basati sulla chimica), tuttavia sono richieste caratteristiche ben precise molto difficili da ottenere.
L’ideale è costituito da una membrana il più possibile sottile che non necessita di alte pressioni
Una membrana efficiente deve possedere allo stesso tempo un elevato grado di porosità e di selettività. In altre parole, deve lasciar passare facilmente le particelle di CO2 ma nel contempo ostacolare il transito di altri elementi quali l’ossigeno o l’azoto.
Meno una membrana è efficiente in questi compiti, più si rende necessario che da una parte vi sia una grande pressione (i gas o fumi da filtrare) mentre dall’altra potrebbe essere necessario addirittura un ambiente sottovuoto, per ottenere risultati apprezzabili.
È importante mantenere bassi i costi di produzione e fare in modo che essi stessi siano a basso impatto ambientale
Non esistono materiali naturali in grado di superare il cosiddetto limite di Robeson (ovvero la massima efficienza possibile in entrambe le capacità, dopodiché al crescere di una l’altra cala) e ci riescono pochissimi materiali sintetici la cui produzione tuttavia è problematica o dispendiosa.
Il Dipartimento di Energia dell’Oak Ridge National Laboratory e l’Università del Tennessee, Knoxville, hanno messo a punto un nuovo materiale che si rivela promettente nel superare questi ostacoli.
L’ossido di carbonio scivola via come in una padella antiaderente
L’idea consiste nell’introdurre atomi di fluoro in una membrana in modo da incrementarne sia la permeabilità che la selettività: il fluoro, oltre che nei dentifrici, è comunemente usato per la produzione del Teflon delle pentole antiaderenti e mostra caratteristiche di attrazione nei confronti del diossido di carbonio.
I ricercatori sono riusciti a creare un polimero basato sul fluoro facendo uso di semplici ed economici procedimenti chimici e poi in un secondo passaggio lo hanno sottoposto ad alte temperature al fine di incrementarne la porosità.
Si è così ottenuto un materiale in grado di attrarre le molecole di CO2 ma dotato nello stesso tempo di un’ampia superficie ultramicroporosa che si rivela stabile in condizioni di alte temperature operative, cioè uno scenario realistico per esempio quando si devono catturare i gas dannosi mentre transitano in una canna fumaria.
La CO2 separata dagli altri gas viene raccolta in un collettore mantenuto a bassa pressione
I risultati sono definiti eccezionali dai ricercatori, con porosità e selettività oltre il limite di Robeson, grazie a materiali e procedimenti economici e già ampiamente disponibili. Ulteriori studi permetteranno di comprendere meglio il meccanismo attraverso cui le membrane fluorurate catturano l’ossido di carbonio e di migliorarne ulteriormente le performance, con la prospettiva di applicazioni anche in ambiti e settori del tutto diversi da quello alla base dello studio che ha condotto a questi risultati incoraggianti.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Chem.
Di Corrado Festa Bianchet
