Trasformare plastiche di riciclo o di scarto in materiali nano-porosi ad alto valore aggiunto per la cattura di CO2: PoreUp – La Plastica Cattura CO2

Nel corso della storia, il clima della Terra è cambiato naturalmente passando da piccole “ere glaciali” a climi più temperati, raffreddandosi e scaldandosi di circa 5°C. Tuttavia, durante il XX Secolo la temperatura media sulla superficie terrestre è aumentata bruscamente di circa 0.6°C. Studi scientifici indicano che le attività dell’uomo hanno un ruolo importante in questo fenomeno e sono per la maggior parte riconducibili alle emissioni in atmosfera di gas serra, come l’anidride carbonica (CO2), il metano e il monossido di carbonio. Ogni anno vengono rilasciate in atmosfera circa 40 Gt di CO2 in seguito all’impiego di combustibili fossili e alle emissioni industriali. Negli ultimi 800.000 anni la concentrazione di CO2 è sempre variata tra 200 e 300 ppm, ma dall’inizio della Rivoluzione Industriale è costantemente salita fino a 417 ppm nel 2022, e aumenta ogni anno di circa 2.5 ppm. Ad oggi, le uniche tecnologie in grado di limitare le emissioni in atmosfera di CO2 sono le così dette tecnologie di cattura e utilizzo di CO2 (Carbon Capture Utilization and Storage – CCUS). Il Progetto PoreUp ha come obiettivo la trasformazione di plastiche di riciclo o di scarto in materiali ad alto valore aggiunto che siano in grado di intrappolare molecole inquinanti o sostanze nocive. In particolare, ci siamo focalizzati sul polistirene (PS), un materiale che viene estensivamente impiegato negli imballaggi e come isolante nell’edilizia. Il polistirene è un polimero, ossia una macromolecola sintetica costituita da molte unità ripetenti, dette monomeri, che sono unite in una lunga catena. Normalmente queste catene sono distribuite in modo casuale nello spazio e interagiscono tra di loro a generare una struttura compatta che non è in grado di adsorbire molecole ospite. Abbiamo dunque sviluppato diversi metodi per legare queste lunghe catene e generare un materiale iper-reticolato al cui interno ci siano delle piccole cavità di dimensione nano-metrica. La struttura dei materiali iper-reticolari è stata caratterizzata mediante tecniche spettroscopiche e di diffrazione (FT-IR e PXRD), mentre la stabilità termica è stata dimostrata con tecniche calorimetriche (DSC e TGA). Ci siamo quindi concentrati sulla cattura di CO2 e abbiamo testato nei nostri laboratori l’effettiva capacità dei materiali di intrappolare le molecole di gas. Sono state raccolte isoterme di adsorbimento di azoto e CO2, dimostrando che i materiali iper-reticolati hanno un’elevata area superficiale, oltre i 1.000 m2/g, una buona capacità di adsorbimento di CO2, fino a 47 cm3/g STP a 273 K e 1 bar, e un’elevata selettività verso la CO2 rispetto all’azoto. Inoltre, questi materiali possono essere facilmente rigenerati “strizzando” fuori le molecole di gas, senza perdita di efficienza. La CO2 catturata e poi rilasciata può essere immagazzinata oppure utilizzata direttamente in processi industriali. Grazie al Progetto PoreUp siamo stati in grado di progettare e sviluppare materiali a basso costo e rispettosi dell’ambiente, che possono aiutare a ridurre lo spreco e l’inquinamento da plastica e, potenzialmente, combattere anche il cambiamento climatico, catturando la CO2 e riducendone le emissioni in atmosfera.