Adsorbimento di CO2 su carboni microporosi ottenuti da saccarosio e da lignina = CO2 adsorption on microporous carbon materials obtained from sucrose or lignin

In questo lavoro sono stati impiegati il saccarosio (opportunamente disidratato) o la lignina come precursori per la sintesi di carboni attivi microporosi, come possibili materiali adsorbenti per la cattura di CO2. L’agente attivante utilizzato è stato il KOH, da solo o in combinazione con l’urea. Quest’ultima infatti può portare alla formazione di gruppi basici azotati di superficie che possono incrementare l’Entalpia di adsorbimento. È stato inoltre investigato l’effetto della T di carbonizzazione/attivazione, (600, 700 e 800 °C). I campioni ottenuti sono stati caratterizzati tramite FE-SEM, EDX, XRD, XPS, TGA e analisi delle isoterme di adsorbimento di CO2 a 273 K e 293 K e di N2 a 77 e 293K. Tra i campioni derivati da saccarosio, quelli attivati con KOH e urea mostrano migliori proprietà porose (area superficiale specifica, volume poroso totale e volume microporoso) e maggiori capacità di adsorbimento di CO2 rispetto a quelli con solo KOH, attestando tra l’altro l’importanza del drogaggio con N. La sinergia di KOH e urea ha consentito di ottenere dei campioni totalmente microporosi con prestazioni eccellenti nell’adsorbimento di CO2. La presenza di microporosità stretta (< 1 nm) e di potassio intercalato (in forma di cationi K+) giocano un ruolo fondamentale nell’adsorbimento di CO2, aumentando sia le capacità adsorbenti che l’energia di interazione CO2 / superficie. Il carbone più performante è stato ottenuto con KOH e urea attivato a 700°C (7.36 mmol/g di CO2 adsorbite). L’ottimo risultato ottenuto ci ha spinti ad investigare alcune variazioni alla sintesi, nel tentativo di migliorarne la sostenibilità. In particolare: i) il KOH (corrosivo) è stato sostituito con K2CO3, ottenendo ancora un buon campione con una consistente frazione di ultramicropori e un buon uptake di CO2; ii) il saccarosio è stato sostituito dalla lignina kraft (biomassa facilmente reperibile) tal quale o pre-trattata in N2 a 250 o 500°C. Il campione ottenuto da lignina pre-carbonizzata a 500°C e attivato a 700°C (sempre con KOH e urea) ha mostrato in assoluto le migliori capacità adsorbenti (7.40 mmol/g).