Catalizzatori a base di Rutenio e LDO per la Cattura e Metanazione Ciclica della CO2 = Ruthenium-based catalysts and LDOs for the Capture and Cyclical Methanation of CO2

Il cambiamento climatico globale e il graduale esaurimento dei combustibili fossili rappresentano due delle sfide più urgenti che l'umanità affronta oggi. Le fonti energetiche rinnovabili, come l'energia solare, eolica e idroelettrica, emergono come soluzioni alternative e sostenibili. Tuttavia, queste presentano delle limitazioni legate alla loro intermittenza e alla dipendenza dalle condizioni climatiche. Pertanto, lo sviluppo di soluzioni avanzate per la conversione e lo stoccaggio dell'energia diventa imperativo per garantire un approvvigionamento energetico stabile. Inoltre, è sempre più preoccupante l'emissione antropica di anidride carbonica, uno dei gas "serra" responsabili del cambiamento climatico globale. Una delle strade che la comunità scientifica globale sta tracciando per contrastare questo scenario si basa sullo sviluppo di tecnologie catalitiche per convertire i gas serra in prodotti ad alto valore aggiunto. La valorizzazione della CO2 attraverso l'idrogenazione catalitica a CH4 (Metanazione o reazione di Sabatier) è stata ampiamente studiata nell'ultimo decennio e numerosi nuovi catalizzatori sono stati sviluppati per applicazioni in questo ambito. Questo approccio offre il vantaggio di ridurre significativamente le emissioni di gas serra e, allo stesso tempo, consente di produrre una molecola utile come vettore energetico per gestire l'emissione fluttuante di energia rinnovabile. Tuttavia, anche se la reazione di metanazione della CO2 è termodinamicamente favorita in pratiche condizioni operative, rimane limitata cineticamente. Tra i metalli del VII gruppo della tavola periodica, il Rutenio (Ru) viene scelto come fase attiva di riferimento per la reazione di metanazione condotta a basse/medie temperature. Modificando il tipo di supporto e di promotore, è possibile ottenere materiali con elevate performance catalitiche. L'obiettivo di questo lavoro è stato valutare e confrontare le performance degli LDH (Layer Double Hydroxides) come precursori di catalizzatori a base di Rutenio nella reazione di metanazione della CO2. L'azione combinata di siti basici e siti attivi consente di catturare e allo stesso tempo convertire la CO2 in metano attraverso un processo ciclico costituito da fasi alternate di adsorbimento e idrogenazione. Inizialmente, è stata condotta una ricerca scientifica per indagare le metodologie di sintesi, l'utilizzo di possibili promotori e le condizioni operative ideali. Successivamente, una campagna sperimentale si è concentrata sulla sintesi e sulla caratterizzazione fisico-chimica dei catalizzatori dopo ripetuti test. Sono stati sintetizzati tre nuovi tipi di catalizzatori: Ru(dep)-LDO, Ru(imp)-LDO e infine Ru/K-LDO. In conclusione, una prospettiva promettente per l'ottimizzazione dei catalizzatori a base di LDO e Ru riguarda l'indagine di promotori al fine di migliorare le proprietà di adsorbimento della CO2. Investire nella ricerca e nello sviluppo di supporti e promotori efficaci potrebbe consentire di superare le sfide attuali e potenziare ulteriormente l'efficienza e la selettività dei catalizzatori, aprendo così la strada a nuove frontiere nell'applicazione di questa tecnologia per la riduzione delle emissioni di gas serra e la valorizzazione della CO2.