Trovato il modo di ridurre i gas serra nell’atmosfera

Con una lavorazione speciale si può contribuire a rimuovere efficacemente il metano dall'aria. Grazie all'argilla

Anche se molte persone associano il metano atmosferico alla perforazione e al fracking di petrolio e gas naturale, queste fonti rappresentano solo circa il 18 per cento delle emissioni globali di metano. La stragrande maggioranza del metano emesso proviene da fonti come l'agricoltura taglia e brucia, l'allevamento per la produzione di latte, l'estrazione di carbone e minerali, le zone umide e il permafrost in scioglimento. 

Sulla rivista “ACS Environment Au”, un team di ricercatori del MIT, guidato da Rebecca Brenneis e Desiree Plata, della School of Engineering del MIT, viene presentato un approccio promettente per il controllo la rimozione delle le emissioni di metano, utilizzando l’argilla. Il trattamento della zeolite con una piccola quantità di rame, ha scoperto il team, rende il materiale molto efficace nell'assorbire il metano dall'aria, anche a concentrazioni estremamente basse.

Come riportato da "MIT News", il sistema è semplice nel concetto, anche se resta ancora molto lavoro sui dettagli ingegneristici. Il processo presenta diversi vantaggi rispetto ad altri approcci alla rimozione del metano dall'aria, afferma Plata. Altri metodi tendono a utilizzare catalizzatori costosi come platino o palladio, richiedono temperature elevate di almeno 600 gradi Celsius e richiedono cicli complessi tra flussi ricchi di metano e ricchi di ossigeno, rendendo i dispositivi complicati e rischiosi, poiché metano e ossigeno sono altamente combustibili da soli e in combinazione.

La nuova tecnologia, spiega Plata, sembra avere la sua massima efficacia a circa 300 gradi Celsius, il che richiede molta meno energia per il riscaldamento rispetto ad altri processi di cattura del metano. Può anche funzionare a concentrazioni di metano inferiori a quelle che altri metodi possono affrontare, anche piccole frazioni dell'1 per cento, che la maggior parte dei metodi non è in grado di rimuovere, e lo fa nell'aria anziché nell'ossigeno puro, un grande vantaggio per l'implementazione nel mondo reale.

Il sistema si basa sulla conversione del metano in anidride carbonica. A prima vista potrebbe sembrare un paradosso, ma è da considerare che l'anidride carbonica ha un impatto molto minore nell'atmosfera rispetto al metano, che permane 80 volte di più come gas serra nei primi 20 anni e circa 25 volte nell’arco di 100 anni. 

Questo effetto deriva dal fatto che il metano si trasforma naturalmente in anidride carbonica nel tempo nell'atmosfera. “Accelerando questo processo, si ridurrebbe drasticamente l'impatto sul clima a breve termine”, afferma Plata. “e anche convertire metà del metano atmosferico in anidride carbonica aumenterebbe i livelli di quest'ultimo di meno di 1 parte per milione, circa lo 0,2 per cento dell'odierna anidride carbonica atmosferica, risparmiando circa il 16 per cento del trasferimento radiativo totale".

Secondo il team di ricerca, il luogo ideale per tali sistemi, sarebbe in zone dove c'è una fonte relativamente concentrata di metano, come stalle e miniere di carbone. Queste fonti tendono già a disporre di potenti sistemi di trattamento dell'aria, poiché un accumulo di metano può essere un pericolo di incendio, salute ed esplosione. Per superare le difficoltà ingegneristiche, il team ha appena ricevuto una sovvenzione di 2 milioni di dollari dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. 

“Nelle miniere si deve portare aria fresca per consentire ai minatori di respirare e per ridurre i rischi di esplosione derivanti dalle sacche di metano arricchite. Quindi, i volumi d'aria che vengono spostati sono enormi e la concentrazione di metano è troppo bassa per accendersi", spiega Plata.

L'adattamento della tecnologia a siti specifici dovrebbe essere relativamente semplice Tuttavia, grandi volumi di gas non fluiscono così facilmente attraverso l'argilla, quindi la fase successiva della ricerca si concentrerà sui modi per strutturare il materiale argilloso in una configurazione gerarchica multiscala che aiuterà il flusso d'aria.

Alcune domande devono ancora avere risposta

"Abbiamo bisogno di nuove tecnologie per ossidare il metano a concentrazioni inferiori a quelle utilizzate nei razzi e negli ossidanti termici", afferma Rob Jackson, professore di scienze dei sistemi terrestri alla Stanford University. "Oggi non esiste una tecnologia conveniente per ossidare il metano a concentrazioni inferiori a circa 2.000 parti per milione".

"Rimangono molte domande aperte", aggiunge Jackson. "Quanto velocemente il catalizzatore si guasterà in campo aperto? Possiamo avvicinare le temperature richieste alle condizioni ambientali? Quanto saranno scalabili tali tecnologie durante l'elaborazione di grandi volumi d'aria?".

Un potenziale grande vantaggio del nuovo sistema è che il processo chimico coinvolto rilascia calore. Ossidando cataliticamente il metano, in effetti il processo è una forma di combustione senza fiamma. Se la concentrazione di metano è superiore allo 0,5 per cento, il calore rilasciato è maggiore del calore utilizzato per avviare il processo e questo calore potrebbe essere utilizzato per generare elettricità.

I calcoli del team mostrano che "nelle miniere di carbone, si potrebbe potenzialmente produrre abbastanza calore per generare elettricità su scala di centrali elettriche, il che è notevole perché significa che il dispositivo potrebbe ripagarsi da solo", afferma Plata. 

I ricercatori sperano di essere in grado di realizzare dispositivi compatibili con i sistemi di trattamento dell'aria esistenti e in grado di funzionare semplicemente come un componente aggiuntivo. "L'applicazione per l'estrazione del carbone dovrebbe essere pronta per l’uso commerciale entro tre anni", conclude Plata.

(rp)

  • Zeolite. Wikipedia