Trasformare i rifiuti di plastica in energia attraverso la luce?


    Un gruppo di ricercatori dell'Università Tecnologica Nanyang del Singapore sembrerebbe aver trovato un metodo ecologico (a zero emissioni di CO2) che utilizza la luce artificiale per trasformare la plastica in sostanze chimiche in grado di "generare" energia, mentre le nazioni di tutto il mondo combattono per ridurre i rifiuti.

    Credits: Hermes Rivera/Unsplash

    Introduzione

    Enormi quantità di plastica si sono ammassate sul suolo e negli oceani di tutto il mondo, molte nazioni sono state fortemente criticate per non aver saputo porre un freno al problema.

    La nostra attuale domanda di energia a livello globale è ampiamente soddisfatta dall'utilizzo di risorse limitate, vale a dire i combustibili fossili. Tuttavia, entro il 2030, il consumo di energia dovrebbe aumentare di quasi il 20% a 23 TW (Tera Watt), vedi note 1 e 2.

    Se continueremo a fare affidamento principalmente sui combustibili fossili per la produzione di energia, le grandi quantità di gas a effetto serra che saranno prodotte potrebbero portare a un catastrofico inquinamento ambientale e a un cambiamento climatico globale.

    Per scongiurare questa crisi energetica e ambientale incombente, vi è un sostegno sostanziale e crescente in tutto il mondo per l'uso di fonti energetiche più sostenibili e rinnovabili. In questo contesto, sono stati dedicati notevoli sforzi alla creazione di sistemi di fotosintesi artificiale non convenzionali che sfruttano l'energia solare per produrre sostanze chimiche e combustibili (Vedi nota 3).

    La fotosintesi artificiale offre il vantaggio di immagazzinare direttamente l'energia proveniente dalla luce solare sotto forma di combustibili liquidi, questi ultimi hanno il vantaggio di poter essere impiegati direttamente nelle infrastrutture esistenti. Molti processi che hanno focalizzato l'attenzione sulla fotosintesi artificiale sono semplici e scalabili (come ad esempio la scissione dell'acqua) spesso tali processi comprendono passaggi elementari radicali.

    Sebbene tali sistemi producano idrogeno (H2) prezioso utilizzabile come combustibile in determinate reazioni chimiche, le attuali reazioni chimiche dei sistemi di fotosintesi artificiale di solito generano prodotti di basso valore economico (ad esempio ossigeno (O2) dall'ossidazione dell'acqua che ha ostacolato la commercializzazione di queste tecnologie.

    Che cosa hanno scoperto i ricercatori dell'Università Tecnologica Nanyang del Singapore?

    Recentemente alcuni ricercatori sostengono di aver compiuto un passo avanti significativo verso la realizzazione di una via ecologica per la trasformazione della plastica in qualcosa di utile alla "produzione" di elettricità. I ricercatori della NTU (Nanyang Technological University, Università Tecnologica Nanyang) sostengono di aver convertito la plastica in "acido formico" (si tratta del più semplice degli acidi carbossilici e deve il suo nome alle formiche, infatti tale acido urticante viene prodotto naturalmente da tali insetti ed è contenuto in un serbatoio che può arrivare a pesare ⅕ del corpo di un insetto).

    L'acido formico può essere utilizzato nelle centrali elettriche per generare elettricità attraverso l'utilizzo di un catalizzatore, la soluzione ideata dagli scienziati sembrerebbe non danneggiare l'ambiente e sarebbe per di più economica.

    Negli esperimenti di laboratorio, i ricercatori della Nanyang Technological University hanno mescolato la plastica con alcune sostanze chimiche in modo da formare una soluzione, che può essere scomposta dalla luce artificiale.

    6 giorni per scomporre la plastica e un obiettivo ancora più grande

    La plastica è stata scomposta in 6 giorni, gli scienziati sperano di riuscire ad ottenere agli stessi risultati utilizzando la luce solare anziché quella artificiale con evidenti risparmi sia dal punto di vista energetico sia dal punto di vista di impatto ambientale.

    «Siamo in grado di trasformare la plastica, che ovviamente inquina gli oceani, in sostanze chimiche utili», scrive Han Sen, ricercatore che ha guidato il progetto di ricerca biennale e lavora presso la School of Physical and Mathematical Sciences della NTU.

    «Speriamo di trasformare tutto questo in un processo completamente rinnovabile a zero emissioni di CO2» prosegue il ricercatore.

     

    Altri metodi per riciclare la plastica richiedono in genere che quest'ultima venga fusa utilizzando combustibili fossili, in questo modo vengono "prodotti" gas a effetto serra dannosi per il clima. Nel 2018 un gruppo di ricercatori britannici aveva dichiarato di aver realizzato un modo per scindere la plastica nei composti chimici attraverso la pirolisi al plasma freddo. 

    Purtroppo il nuovo metodo è riuscito a trasformare soltanto piccole quantità di plastica

    Ma finora solo piccole quantità di plastica sono state convertite in acido formico, il dott. Soo afferma che il gruppo di ricercatori è già al lavoro per replicare il processo su ampia scala.

     

    Per sviluppare tale processo saranno necessari ulteriori studi e finanziamenti, finora per condurre gli esperimenti sono stati utilizzati solo pezzi di plastica pura e non i rifiuti. 

     

    Riferimenti bibliografici

    ADVANCED SCIENCE - "Visible Light–Driven Cascade Carbon–Carbon Bond Scission for Organic Transformations and Plastics Recycling" - Sarifuddin Gazi, Miloš Đokić, Kek Foo Chin, Pei Rou Ng, Han Sen Soo.

    Nota 1: M. Hambourger, G. F. Moore, D. M. Kramer, D. Gust, A. L. Moore, T. A. Moore, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 25.

    Nota 2: G. F. Moore, G. W. Brudvig, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 2011, 2, 303.

    Nota 3: M. Dokic, H. S. Soo, Chem. Commun. 2018, 54, 6554.



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