Fulmini in provetta: addio allo steam reforming. Così il plasma trasforma il metano in carburante a temperatura ambiente

Da oltre un secolo, l’industria chimica globale si affida alla forza bruta. Per trasformare il metano in metanolo – elemento base per plastiche, vernici, adesivi e, sempre più, carburante navale pulito – utilizziamo un processo chiamato steam reforming. La ricetta tradizionale è tanto collaudata quanto inefficiente: si prende il gas, lo si mischia a vapore a oltre 800°C per spezzarlo in monossido di carbonio e idrogeno, e poi si ricombinano i gas a pressioni mostruose (fino a 300 volte l’atmosfera terrestre). Il risultato? Un enorme dispendio energetico e milioni di tonnellate di CO2 emesse ogni anno.

Oggi, però, la chimica industriale potrebbe essere di fronte a un punto di svolta che cambierà i connotati agli investimenti di capitale (CAPEX) del settore. Un team di chimici della Northwestern University ha scoperto come saltare l’intero passaggio, convertendo il metano direttamente in metanolo in una singola fase. Niente altiforni, niente pressioni titaniche. Solo acqua, un po’ di rame e una scarica elettrica.

La rivoluzione del “plasma freddo”

Il segreto della scoperta, pubblicata sul Journal of the American Chemical Society, risiede nell’utilizzo di microscopici impulsi di plasma generati all’interno di tubi di vetro poroso rivestiti di ossido di rame e immersi in acqua.

«Stiamo usando impulsi di elettricità ad alta tensione», spiega Dayne Swearer, professore della Northwestern e autore principale dello studio. «Se il potenziale elettrico è sufficientemente alto, all’interno del nostro reattore si formano dei fulmini, proprio come durante un temporale estivo. Sfruttiamo questa chimica per rompere i legami del metano senza riscaldare l’intero sistema a temperature estreme».

Mentre il metano è notoriamente testardo e difficile da scindere, il metanolo, una volta formato, tende a degradarsi rapidamente in anidride carbonica. Il genio di questo sistema sta nel “blocco” della reazione: il metanolo appena creato si dissolve istantaneamente nell’acqua circostante, fermando la decomposizione.

James Ho, primo autore dello studio, chiarisce il ruolo del plasma freddo: «Più del 99% dell’universo osservabile è costituito da plasma. Ma anche se è onnipresente, è una risorsa ancora inutilizzata nel campo della chimica. Usiamo i plasmi freddi perché possiamo produrli a basse temperature e in condizioni di pressione atmosferica normale». Aggiungendo argon al processo, il team ha raggiunto una selettività del metanolo sbalorditiva: il 96,8% del prodotto liquido finale è metanolo puro.

Le ricadute economiche: efficienza e decentralizzazione

Da un punto di vista macroeconomico e industriale, le implicazioni sono profonde. Lo steam reforming richiede immensi impianti centralizzati per giustificare le economie di scala. La tecnologia al plasma, al contrario, è modulare e scalabile verso il basso.

Questa modularità permette di valorizzare le risorse “incagliate”. Come fa notare Swearer: «Potremmo trattare risorse isolate, come le teste di pozzo che perdono metano. Oggi l’unico modo per gestire queste perdite è bruciarle, trasformandole in CO2 […]. Invece, potremmo portare un reattore su scala ridotta sul luogo della perdita e trasformare il gas in un combustibile liquido trasportabile». Non ci sarebbero più perdite di metano, ma solo carburanti liquidi.

Con questa scoperta la Northwestern university i trasforma un costo (e un danno ambientale) in un asset economico facilmente stoccabile. Senza contare che il processo genera come sottoprodotti idrogeno ed etilene, materiali di alto valore aggiunto per la manifattura. Se l’industria riuscirà a scalare questa tecnologia, i vecchi e mastodontici impianti petrolchimici potrebbero presto sembrare reliquie di un’era ingegneristica superata e tutto il metano, ora considerato pericoloso per l’atmosfera, diventerebbe il pieno per la vostra vettura.

Rimani aggiornato seguendoci su Google News!

SEGUICI