Sviluppo e caratterizzazione di membrane innovative a base di ossido di grafene per la purificazione di idrogeno

Risulta sempre più incombente la necessità di riuscire a ridurre le emissioni di anidride carbonica in atmosfera, legate al consumo di combustibili fossili, per limitare le tragiche conseguenze causate dal riscaldamento globale. Tale riduzione può essere ottenuta tramite metodi di sequestro e stoccaggio (Carbon Capture and Storage), costituito da tre differenti strategie di cattura: post, pre e oxy-combustion aventi la funzione di rimuovere il gas serra prodotto nei processi di combustione. Tra le diverse strategie, la tecnologia a membrana presenta notevoli vantaggi per una efficiente separazione di gas, con costi relativamente contenuti, in particolare per la purificazione di H2 da miscele di H2/CO2. In questa sperimentazione sono state quindi realizzate membrane nanostrutturate, idrogeno selettive, costituite da un supporto polimerico ricoperto da un coating di spessore nanometrico a base di ossido di grafene. Il grafene e l’ossido di grafene, materiali bidimensionali con eccezionali proprietà, offrono incoraggianti caratteristiche, soprattutto in termini di selettività, per lo sviluppo di membrane ibride per la cattura di CO2. La tecnica Layer by Layer utilizzata per realizzare il coating, permette di ottenere coating di spessori controllati su differenti substrati con elevata riproducibilità e semplicità, risultando attuabile sia in laboratorio che su scala industriale. L’ossido di grafene è costituito da diversi foglietti disperdibili in acqua che permettono di realizzare una struttura stratiforme altamente ordinata e impaccata sul supporto costituita da vari layer sovrapposti l’uno sull’altro. Per la caratterizzazione dei campioni sono state poi realizzare prove di permeazione e di diffrattometria a raggi X. I risultati finali classificano tali membrane all’avanguardia nel campo dei materiali barriera, ponendole in una posizione di competitività rispetto a i materiali tipicamente utilizzati e riportati nella letteratura tecnica.