Ottimizzazione della sintesi di carboni microporosi ottenuti da saccarosio per l’adsorbimento di CO2 = Synthesis optimization of sucrose-derived micro-porous carbon materials for CO2 adsorption

La cattura della CO2 tramite processi di post-combustione è considerata una delle soluzioni possibili per combattere le emissioni di gas serra e il conseguente cambiamento climatico che ne deriva. In questo lavoro si riporta lo studio delle caratteristiche di una tipologia di materiali solidi adsorbenti porosi, i carboni attivi, per l’utilizzo degli stessi in tecnologie che si occupano della cattura di CO2. In particolare, utilizzando un unico step di carbonizzazione/attivazione sono stati preparati dei carboni attivi utilizzando come precursore il saccarosio opportunamente disidratato (con acido solforico) e attivato con carbonato di potassio e urea. Rispetto a quanto studiato in precedenti lavori, si è cercato di favorire la scalabilità della sintesi sostituendo il KOH (corrosivo) con il K2CO3 e diminuendo la quantità di H2SO4 utilizzata (10 volte meno). Al fine di ottimizzarne le proprietà adsorbenti, sono stati variati parametri di sintesi come la temperatura di attivazione (600, 700, 800 e 1000°C) e l’atmosfera del trattamento. I carboni sintetizzati presentano alte aree superficiali (fino a 2536 m2/g per il campione trattato a 800 °C in atmosfera di azoto), e elevati adsorbimenti di CO2. Il miglior risultato è stato ottenuto con il campione preparato a 700°C in atmosfera di N2, con una capacità adsorbente (a 1 bar) di 7,81 mmolCO2/g a 0 °C e 5,49 mmolCO2/g a 20 °C, mostrando un miglioramento rispetto a quanto ottenuto in precedenti lavori. La distribuzione della taglia dei pori (in particolare la presenza di micropori sotto il nm) sembra essere il parametro maggiormente rilevante nella determinazione della capacità di adsorbimento di CO2 del carbone attivo. Sintesi e caratterizzazione di materiali carboniosi per l'adsorbimento di CO2