Puoi realizzare filtri per l'anidride carbonica con una stampante 3D

Apr 24, 2023

I ricercatori dello Stato NC hanno dimostrato che è possibile realizzare filtri per la cattura dell’anidride carbonica utilizzando la stampa 3D.

Sen Zhang e Jialong Shen, Stato del Carolina del Nord

In un nuovo studio, i ricercatori della North Carolina State University hanno dimostrato che è possibile realizzare filtri per la cattura dell’anidride carbonica utilizzando la stampa 3D. Nello specifico, hanno stampato un materiale idrogel che può contenere anidrasi carbonica, un enzima che accelera una reazione che trasforma l’anidride carbonica e l’acqua in bicarbonato.

I risultati, pubblicati sulla rivista Gels, suggeriscono che la stampa 3D potrebbe essere un metodo più veloce e versatile per realizzare progetti di filtri.

“Questo processo di produzione, che utilizza la stampa 3D, rende tutto più veloce e più preciso”, ha affermato l’autore principale dello studio Jialong Shen, assistente professore di ricerca di ingegneria tessile, chimica e scienza presso NC State. "Se hai accesso a una stampante e alle materie prime, puoi realizzare questo materiale funzionale."

Nello studio, i ricercatori del Wilson College of Textiles dello stato della Carolina del Nord hanno mescolato una soluzione contenente due diversi composti organici – o “inchiostro” da stampa – e un enzima chiamato anidrasi carbonica. I ricercatori hanno quindi stampato i filamenti filiformi dell’idrogel in una griglia bidimensionale solidificando la soluzione con luce UV mentre veniva stampata.

“Abbiamo formulato l’idrogel in un modo che fosse meccanicamente abbastanza resistente da poter essere stampato in 3D e anche estruso in un filamento continuo”, ha affermato Shen. "L'ispirazione dietro il nostro progetto sono state le nostre cellule, che hanno enzimi racchiusi in spazi compartimentati, riempiti con un fluido. Questo tipo di ambiente è utile per aiutare gli enzimi a fare il loro lavoro."

I ricercatori hanno testato le proprietà del materiale per capire quanto bene si piegherebbe e si torcerebbe, e hanno studiato le prestazioni di cattura del carbonio del filtro. In un esperimento su piccola scala, hanno scoperto che il filtro catturava il 24% dell’anidride carbonica in una miscela di gas. Sebbene la velocità di cattura sia inferiore a quella ottenuta nei progetti precedenti, il filtro aveva un diametro inferiore a 2 centimetri e poteva essere reso più grande e in diverse forme modulari per impilarli in un'alta colonna. . Ciò potrebbe aumentare l’efficienza di cattura, hanno detto i ricercatori.

"Per ottenere una velocità di acquisizione più elevata, dovremmo ingrandire il diametro del filtro o impilare più filtri uno sopra l'altro", ha affermato Shen. "Non pensiamo che sia un problema; questo è stato un test iniziale su piccola scala per facilitare i test."

I ricercatori hanno anche testato la durabilità del materiale di filtrazione e hanno scoperto che conservava il 52% delle prestazioni iniziali di cattura del carbonio dopo più di 1.000 ore.

"Questo lavoro è ancora in fase iniziale, ma i nostri risultati suggeriscono che ci sono nuovi modi per produrre materiali per i dispositivi di cattura del carbonio", ha affermato Sonja Salmon, co-autrice dello studio, professore associato di ingegneria tessile, chimica e scienza presso NC State. "Stiamo offrendo speranza per la cattura del carbonio."

Filamenti flessibili di idrogel estrusi PEG-DA/PEO reticolati UV potenziati con anidrasi carbonica e griglie durevoli per la cattura di CO2; Gel 2023

Ispirato dalla natura: il fissaggio elettrobiocatalitico della CO₂ sostituisce le risorse fossili

Le notizie più lette

Pubblicazione originale

Filamenti flessibili di idrogel estrusi PEG-DA/PEO reticolati UV potenziati con anidrasi carbonica e griglie durevoli per la cattura di CO2; Gel 2023

Temi

Organizzazioni

Sono stati scoperti meccanismi che causano il guasto delle batterie allo stato solido al litio metallico

Il Premio Christel e Herbert W. Roesky viene assegnato per la prima volta

L'analisi chimica su scala microscopica ha dimostrato che la composizione del catalizzatore può variare localmente anche più del previsto

Lo studio risolve un mistero vecchio di quarant’anni: il passo cruciale nella conversione del metano in sostanze chimiche utili

Uno degli aspetti fondamentali del lavoro del team UVA è stato il superamento di una caratteristica del materiale che ha ostacolato i ricercatori per anni

Il nuovo metodo aiuterà a migliorare l’analisi dei danni da radiazioni e a ottimizzare alcune reazioni chimiche