Biocarburanti ottenuti da CO2 e luce

Una caratteristica generale dei fotocatalizzatori è la loro capacità di generare idrogeno mediante la scissione dell’acqua (H2O), che è anche il primo passo nella fotoriduzione della CO2. Il secondo e più essenziale passo è la riduzione della CO2 a idrocarburi.

Una delle principali sfide della fotocatalisi è come potenziare al meglio la fotoriduzione della CO2. Il progetto CO2PHOTORED (Carbon dioxide photoreduction: A great challenge for photocatalysis), finanziato dall’UE, è stato creato per migliorare la fotoriduzione della CO2 con l’aiuto di tecniche nuove e sperimentali che sono adesso a disposizione dei ricercatori.

Il progetto ha usato processi di trasferimento degli elettroni su catalizzatori eterogenei per realizzare la fotocatalisi e ottenere composti organici utili. L’iniziativa ha perciò studiato nuovi catalizzatori capaci di migliorare la produzione di idrogeno da CO2 e H2O. Le tecniche hanno incluso il deposito o l’incapsulamento di un semiconduttore su un supporto nanoporoso per la fotoriduzione della CO2.

Allo scopo di migliorare la fotoattività e la capacità di assorbire lo spettro solare visibile sono state studiate e sviluppate nuove strategie di drogaggio. I membri del team hanno inoltre sviluppato nuove strategie per la riduzione della CO2 mediante lo studio di sistemi fotoriduttori e ibridi fotosensibilizzatore/semiconduttore e l’uso dei materiali sviluppati in un fotoreattore.

Di un grande numero di fotocatalizzatori è stata testata la capacità di convertire la CO2 in composti utili. Si è scoperto che la migliore strategia per ottenere i materiali più utili era quella di usare delle nanoparticelle bimetalliche. CO2PHOTORED ha utilizzato oro (Au) e rame (Cu) come cocatalizzatori, combinati con il biossido di titanio (TiO2) fotocatalizzatore.

I risultati hanno mostrato che il TiO2 fotocatalizzatore caricato con Au e Cu era un materiale altamente efficiente per la riduzione grazie alla luce della CO2 a metano, con l’H2O che agisce da riducente.

La natura innovativa di CO2PHOTORED si basava su una combinazione delle proprietà di due o più metalli che agiscono da cocatalizzatori del TiO2 semiconduttore. Il suo successo potrebbe aprire la strada a nuove opportunità per preparare dei materiali altamente selettivi per la produzione fotocatalitica di metano come biocombustibile.