Gli scienziati scoprono la prima molecola del suo genere che assorbe i gas serra

“Caging” è il modo in cui gli scienziati descrivono un nuovo tipo di materiale poroso, unico nella sua struttura molecolare, che può essere utilizzato per intrappolare l’anidride carbonica e un altro gas serra più potente.

Sintetizzato in laboratorio da ricercatori nel Regno Unito e in Cina, il materiale viene prodotto in due fasi, con reazioni che assemblano gli elementi costitutivi del prisma triangolare in gabbie tetraedriche più grandi e più simmetriche, producendo la prima struttura molecolare del suo genere. La squadra sostiene.

Il materiale risultante, con la sua abbondanza di molecole polari, attrae e trattiene i gas serra come l’anidride carbonica (CO2).2) con forte affinità. Ha inoltre dimostrato un'eccellente stabilità nell'acqua, che è fondamentale per il suo utilizzo nella cattura del carbonio in ambienti industriali, da flussi di gas umidi o bagnati.

“Questa è una scoperta emozionante” Lui dice Mark Little, scienziato dei materiali presso l’Università Heriot-Watt di Edimburgo e autore senior dello studio, ha dichiarato: “Perché abbiamo bisogno di nuovi materiali porosi per aiutare a risolvere le più grandi sfide della società, come la cattura e lo stoccaggio dei gas serra”.

Per rendere il materiale poroso, le particelle elementari a forma di prisma triangolare si assemblano in strutture più grandi simili a gabbie. (Zhou et al., sintesi della natura, 2024)

Sebbene non ampiamente testato, gli esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che il nuovo materiale simile a una gabbia ha anche un’elevata capacità di assorbimento. Esafluoruro di zolfo (SF6), che secondo il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici lo è Il gas serra più potente.

Dove CO2 Rimane nell'atmosfera per 5-200 anni, SF6 Può sopravvivere ovunque da 800 a 3.200 anni. Questo nonostante SF6 I suoi livelli atmosferici sono molto più bassi e la sua vita estremamente lunga dà SF6 Potenziale di riscaldamento globale di Circa 23.500 volte Quello del CO2 Rispetto a oltre 100 anni fa.

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Rimuovere grandi quantità di SF6 E condividi2 Rimuovere l’atmosfera dall’atmosfera, o impedirne innanzitutto l’ingresso, è ciò che dobbiamo fare con urgenza per controllare il cambiamento climatico.

I ricercatori stimano che dobbiamo scavare attorno ad esso 20 miliardi di tonnellate di anidride carbonica2 ogni anno Per annullare le nostre emissioni di carbonio che tendono solo al rialzo.

Ad oggi sono in atto strategie di decarbonizzazione 2 miliardi di tonnellate all'anno, ma sono soprattutto gli alberi e il suolo a fare il loro lavoro. Quasi 0,1% di rimozione del carbonioCirca 2,3 milioni di tonnellate all’anno, grazie a nuove tecnologie come la cattura diretta dell’aria, che utilizza materiali porosi per assorbire l’anidride carbonica.2 Dall'aria.

I ricercatori sono impegnati Creazione di nuovi materiali Per migliorare la cattura diretta dell’aria per renderla più efficiente e consumare meno energia, questo nuovo materiale potrebbe essere un’altra opzione. Ma per evitare gli effetti peggiori del cambiamento climatico, dobbiamo lavorare per ridurre le emissioni di gas serra più velocemente di quanto queste tecnologie emergenti possano fare attualmente.

Dobbiamo però fare tutto il possibile per affrontare questo problema globale. Creare un materiale di così elevata complessità strutturale non era facile, anche se le molecole elementari tecnicamente si assemblavano da sole.

Questa strategia si chiama Autoassemblaggio sopramolecolare. Possono produrre strutture reticolate chimicamente da elementi costitutivi più semplici, ma richiedono una certa messa a punto perché “le migliori condizioni di reazione spesso non sono intuitivamente ovvie”, affermano Little e i suoi colleghi. spiegato nel loro articolo pubblicato.

Quanto più complessa è la molecola finale, tanto più difficile è sintetizzarla e in tali reazioni possono verificarsi più “rimescolazioni” molecolari.

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Per affrontare queste interazioni molecolari invisibili, i ricercatori hanno utilizzato simulazioni per prevedere come le loro molecole primarie si sarebbero assemblate in questo nuovo tipo di materiale poroso. Hanno preso in considerazione la geometria delle potenziali molecole precursori, la stabilità chimica e la durezza del prodotto finale.

A parte la sua capacità di assorbire i gas serra, hanno detto i ricercatori Suggerire I nuovi materiali potrebbero essere utilizzati anche per rimuovere altri fumi tossici dall’aria, come i composti organici volatili, che si trasformano facilmente in vapori o gas dalle superfici, anche all’interno delle auto nuove.

“Consideriamo questo studio come un passo importante verso l'apertura di tali applicazioni in futuro”, ha detto Little Lui dice.

Lo studio è stato pubblicato in Sintesi della natura.

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