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È stato messo a punto alla Ohio State University (OSU) un catalizzatore in grado di convertire l'etanolo in idrogeno con rendimenti fino al 90%. A condurre la ricerca, finanziata dal Department of Energy (DoE), Umit Ozkan, professoressa di chimica e ingegneria biomolecolare presso l'OSU.
La nuova tecnologia sembrerebbe essere promettente. In primo luogo dal punto di vista economico: a differenza dei sistemi diffusi al mondo, non impiega metalli preziosi - quali platino o rodio - né necessita di temperature elevate. Inoltre, potrebbe ovviare ai problemi di trasporto e distribuzione grazie alla sua strategia di “produzione distribuita”: anziché produrre idrogeno dai biocarburanti in una struttura apposita per poi trasportarlo alla stazione di servizio, si tratterebbe di produrlo utilizzando i catalizzatori in reattori posti direttamente presso il punto di distribuzione. Non più, dunque, stoccare e trasportare idrogeno, ma piuttosto stoccare il biocombustibile dal quale si produce l'idrogeno sul posto.
“Ci sono metalli preziosi dall'elevato potere catalitico e, in molti casi, dall'elevata stabilità”, afferma la Ozkan, “Per contro sono molto costosi. Sin da principio il nostro obiettivo è stato di ottenere un catalizzatore basato su metalli facilmente disponibili ed economici, seppure altamente attivi e stabili”.
Il catalizzatore che produce idrogeno a temperature di circa 350°C con efficienza del 90% si presenta come una polvere grigio scura composta da piccoli granuli di ossido di cerio, un ingrediente diffuso nell'industria della ceramica, e da calcio coperti da particelle anche più piccole di cobalto. Nel processo il bioetanolo liquido – il programma di ricerca ne prevede già l'applicazione anche ad altri biocarburanti - viene riscaldato e immesso nel reattore ove il catalizzatore innesca una serie di reazioni chimiche che portano a una conversione del combustibile in un gas ricco di idrogeno.
“Un processo che funziona a bassa temperatura garantisce un risparmio energetico ed economico”, prosegue la Ozkan, “Se in più il catalizzatore utilizzato risulta altamente attivo e consente di ottenere grandi quantitativi di idrogeno è sufficiente utilizzarne in modeste quantità. Questo consente di ridurre anche le dimensioni del reattore e quindi i costi”.
Una delle principali sfide che gli scienziati dell'OSU si sono trovati ad affrontare riguarda la formazione di frammenti di carbonio sulla superficie del catalizzatore (il cosiddetto coking). L'utilizzo di ossido di cerio e calcio ha consentito di risolvere il problema: la presenza di tali composti ha incentivato il movimento di ioni di ossigeno all'interno del catalizzatore. Come il biocarburante, il carbonio in contatto con ossigeno tende ad ossidarsi e si converte in anidride carbonica in forma di gas.
Al termine del processo i gas di scarto quali monossido e biossido di carbonio e metano vengono rimossi e l'idrogeno viene purificato. Per rendere più efficiente il processo appositi scambiatori di calore catturano il calore in eccesso e lo reimmettono nel reattore. Anche il metano può essere recuperato nel processo e può essere usato come fonte energetica addizionale.
Fonte: Ohio State University
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