Energia green: scienziati giapponesi scoprono un metodo rivoluzionario per conservare l’ammoniaca e l’idrogeno

I ricercatori del RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) in Giappone hanno trovato un modo semplice ed economico per immagazzinare l’ammoniaca, una sostanza chimica importante per una serie di industrie. La scoperta potrebbe anche contribuire alla creazione di un’economia basata sull’idrogeno.

L’ammoniaca, scritta chimicamente come NH3, è ampiamente utilizzata in diversi settori industriali, dal tessile al farmaceutico, ed è un componente importante nella produzione di fertilizzanti. Per il suo uso attuale, l’ammoniaca viene immagazzinata in contenitori resistenti alla pressione dopo essere stata liquefatta a temperature di -27 Fahrenheit (-33 gradi Celsius).

Sono stati studiati metodi alternativi di stoccaggio dell’ammoniaca in composti porosi. Il processo di stoccaggio e recupero può essere realizzato a temperatura ambiente, ma la capacità di stoccaggio di questi composti è limitata.

Un team di ricerca guidato da Masuki Kawamoto presso il RIKEN CEMS ha ora scoperto che le perovskiti, strutture cristalline associate al miglioramento dell’efficienza di conversione energetica dei pannelli solari, possono anche servire come eccellente mezzo per lo stoccaggio e il recupero dell’ammoniaca.

La perovskite come vettore di ammoniaca

Il team di Kawamoto ha scoperto che la perovskite ioduro di piombo etil-ammonio (EAPbI3) reagisce con l’ammoniaca a temperatura e pressione ambiente per produrre idrossido di ioduro di piombo, o Pb(OH)I. Lo ioduro di piombo etil-ammonio ha una struttura colonnare unidimensionale ma, dopo la reazione con l’ammoniaca, forma una struttura stratificata bidimensionale.

L’ammoniaca è un gas altamente corrosivo, ma la reazione chimica con la perovskite ne consente l’immagazzinamento sicuro e non necessita di attrezzature speciali per la conservazione. Anche il processo di recupero è molto semplice. Sotto vuoto, lo ioduro di piombo etil-ammonio può essere riscaldato a 122 Fahrenheit (50 gradi Celsius) per rilasciare il gas ammoniaca.

In confronto, l’ammoniaca immagazzinata in composti porosi ha bisogno di temperature intorno ai 302 Fahrenheit (150 gradi Celsius) per essere recuperata.

Verso un’economia dell’idrogeno

La scoperta del ruolo della perovskite è molto importante perché offre anche un modo per immagazzinare l’idrogeno. Ogni molecola di ammoniaca contiene tre atomi di idrogeno, che costituiscono il 20% del peso della molecola.

Di per sé, l’idrogeno è altamente combustibile, ma l’ammoniaca non brucia facilmente, il che la rende un buon mezzo per immagazzinarlo fino al momento del bisogno.

La reazione perovskite-ammoniaca è completamente reversibile e la perovskite può essere riutilizzata per immagazzinare nuovamente l’ammoniaca una volta completato il recupero. È interessante notare che la perovskite cambia anche colore, diventando bianca quando immagazzina ammoniaca e tornando al giallo originale dopo aver recuperato l’ammoniaca. Gli scienziati possono sfruttare questa caratteristica per realizzare sensori basati sul colore per determinare la quantità di ammoniaca immagazzinata nella perovskite.

I nostri tentativi di abbandonare i combustibili fossili si riveleranno probabilmente inutili se non riusciremo a trovare alternative per svolgere attività come i trasporti a lungo raggio e quelli pesanti. La densità di potenza dell’idrogeno è quasi il triplo di quella della benzina o del diesel, ma la sua natura combustibile comporta rischi elevati.

Un metodo semplice ed economico che permetta di estrarre l’idrogeno sul luogo del bisogno, solo nelle quantità necessarie, aprirà una strada più rapida verso un’economia basata sull’idrogeno nel prossimo futuro.