I ricercatori delle Università di Princeton e Rice hanno combinato il ferro, il rame e una semplice luce LED per realizzare una tecnica a basso costo che potrebbe essere la chiave per la distribuzione dell’idrogeno, il combustibile alternativo al carbonio, e ci sono riusciti senza inquinare troppo.
La tecnica supera un ostacolo fondamentale dell’utilizzo dell’idrogeno perché lo rende un combustibile pulito e a basse emissioni. Questo potrebbe contribuire a soddisfare la domanda di energia senza aggravare il cambiamento climatico. “Sentiamo spesso parlare dell’idrogeno come combustibile pulito per eccellenza, se solo fosse meno costoso e facile da immagazzinare e recuperare per l’uso.”, ha dichiarato Naomi Halas, della Rice University, autrice studio.
L’idrogeno offre molti vantaggi come combustibile verde, tra cui l’alta densità energetica e l’assenza di inquinamento da carbonio. Viene inoltre utilizzato in modo diffuso nell’industria, ad esempio per la produzione di fertilizzanti, alimenti e metalli. L’idrogeno puro, però, è costoso da comprimere per il trasporto ed è difficile da immagazzinare per lunghi periodi. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno cercato di utilizzare sostanze chimiche intermedie per trasportarlo ed immagazzinarlo. Uno degli elementi chimici più utilizzati in questo senso è l’ammoniaca liquida. Uno dei problemi con l’ammoniaca è che le operazioni industriali spesso la scindono ad alte temperature, utilizzando un’ampia varietà di catalizzatori (ovvero materiali che accelerano una reazione chimica senza essere modificati dalla reazione stessa) molto costosi a livello energetico.
Alternative green
I ricercatori hanno pensato, quindi, a due alternative: “sfruttare la luce per recidere i legami chimici come un bisturi, invece di usare il calore per frantumarli come un martello” e “utilizzare le nanotecnologie per sfruttare catalizzatori più economici: il rame e il ferro”. La combinazione delle minuscole strutture metalliche della nanotecnologia e della luce è un campo relativamente nuovo chiamato plasmonica.
Grazie alla messa a punto del processo il team è riuscito a estrarre l’idrogeno dall’ammoniaca utilizzando solo la luce di LED a basso consumo energetico e a temperatura ambiente, senza alcun riscaldamento aggiuntivo.
“L’idrogeno è utilizzato ovunque nell’industria e sarà sempre più utilizzato come combustibile man mano che il mondo cercherà di decarbonizzare le proprie fonti energetiche”, ha detto uno degli autori dello studio. “Tuttavia, oggi viene prodotto per lo più in modo non sostenibile a partire dal gas naturale – creando emissioni di anidride carbonica – ed è difficile da trasportare e immagazzinare. L’idrogeno deve essere prodotto e trasportato in modo sostenibile dove è necessario. Se si riuscisse a produrre ammoniaca senza emissioni di carbonio, questa potrebbe essere trasportata, immagazzinata e possibilmente utilizzata come fonte di idrogeno verde su richiesta, utilizzando i fotocatalizzatori ferro-rame illuminati a LED qui presentati” concludono i ricercatori.
