Conversione catalitica della CO₂ a metanolo = Catalytic conversion of CO₂ to methanol

La valorizzazione della CO₂ mediante la sua conversione catalitica a metanolo rappresenta una delle strategie più promettenti per ridurre l’impatto ambientale delle emissioni climalteranti e, al tempo stesso, ottenere un vettore energetico versatile e sostenibile. Inoltre, il metanolo è una molecola chiave nell’industria chimica per ottenere prodotti ad alto valore aggiunto, come ad esempio le olefine, formaldeide, acido acetico e idrocarburi. In questa tesi sono state investigate due differenti famiglie di catalizzatori per la produzione di metanolo a partire da CO2: da un lato una serie di materiali innovativi sintetizzati tramite co-precipitazione-deposizione (CuO, In₂O₃, Cu–In₂O₃, Cu/ZrO₂, In₂O₃/ZrO₂ e Cu–In₂O₃/ZrO₂), dall’altro un catalizzatore commerciale a base di Cu–ZnO–Al₂O₃ (CZA), preparato attraverso la tecnica innovativa “exsolution”. I materiali sono stati testati in un reattore a letto fisso, valutando la l’attività, la stabilità mediante: conversione della CO2, selettività ai prodotti, produttività specifica (STY) e turnover frequency (TOF). Essendo i parametri fondamentali per la valutazione delle performance di un catalizzatore. Successivamente tutti i campioni sono stati sottoposti a un’ampia campagna di caratterizzazioni chimico-fisiche: fisisorbimento di azoto a 77 K, diffrazione dei raggi X (XRD), microscopia elettronica a trasmissione (TEM), riduzione in temperatura programma con idrogeno (H₂-TPR), desorbimento della CO₂ in temperatura programmata ( CO₂-TPD), FT-IR in situ e spettroscopia FT-IR in riflettanza diffusa (DRIFTS) operando al fine di correlare le proprietà strutturali e superficiali con le prestazioni catalitiche. Nel complesso, lo studio fornisce un quadro comparativo tra approcci sintetici differenti e contribuisce alla comprensione dei meccanismi di attivazione della CO₂, offrendo indicazioni utili per lo sviluppo di catalizzatori di nuova generazione per la produzione sostenibile di metanolo.