I ricercatori dell’ORNL hanno sviluppato un catalizzatore zeolitico resistente che trasforma metano e biossido di carbonio in syngas senza subire degradazione a temperature elevate, aprendo nuove prospettive per la produzione chimica sostenibile e la catalisi industriale.
La reazione chimica che converte due gas serra in componenti preziosi per carburanti più puliti e materie prime si scontra con un ostacolo: le alte temperature necessarie per la reazione danneggiano il catalizzatore. Tuttavia, i ricercatori del Dipartimento dell’Energia del Oak Ridge National Laboratory hanno trovato una soluzione per evitare questa disattivazione, con possibili applicazioni anche per altri tipi di catalizzatori.
Il team ha perfezionato la riforming a secco del metano, un processo che trasforma metano e biossido di carbonio in syngas, una miscela di idrogeno e monossido di carbonio utilizzata in vari settori industriali. Questa innovazione ha portato alla presentazione di una domanda di brevetto per ridurre al minimo la disattivazione catalitica.
Il syngas è fondamentale per la produzione di una vasta gamma di sostanze chimiche di consumo di massa, come carburanti, fertilizzanti, plastica, tessuti sintetici e farmaci. Il metanolo, derivato dal syngas, è particolarmente importante in quanto può essere utilizzato come carburante pulito o come materia prima per la produzione di ammoniaca.
Il catalizzatore innovativo, basato su una zeolite contenente nichel, è stato progettato per resistere alla disattivazione a temperature elevate. La zeolite, con la sua struttura porosa che offre una vasta superficie di reazione, è stata fondamentale per stabilizzare i siti attivi metallici e prevenire la formazione di coke, un sottoprodotto che solitamente blocca il catalizzatore.
La ricerca, pubblicata su Nature Communications, ha dimostrato che il nuovo catalizzatore offre prestazioni eccezionali nel riforming a secco del metano, con una disattivazione estremamente lenta. Questo successo è stato ottenuto grazie a un approccio di design razionale che ha permesso di migliorare la stabilità del catalizzatore senza ricorrere alla tradizionale prova ed errore.
Il team di ricerca ha anche identificato la necessità di sviluppare ulteriori formulazioni di catalizzatori per il riforming a secco del metano che siano stabili in diverse condizioni operative, aprendo la strada a futuri progressi nel campo della catalisi industriale.
La ricerca, finanziata dall’Ufficio della Scienza del DOE, si è avvalsa di diverse strutture all’avanguardia per condurre gli studi, dimostrando l’importanza della collaborazione e dell’innovazione nel campo della ricerca scientifica.
