I ricercatori della NC State University stampano in 3D filtri di anidride carbonica

I ricercatori della North Carolina (NC) State University hanno dimostrato la possibilità di realizzare filtri per la cattura dell’anidride carbonica utilizzando la stampa 3D. Secondo l’università, i ricercatori 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 suggeriscono che la stampa 3D potrebbe essere un metodo più veloce e versatile per realizzare progetti di filtri.

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

Nello studio, i ricercatori del NC State Wilson College of Textiles hanno mescolato una soluzione contenente due diversi composti organici – o l’inchiostro di stampa – e un enzima chiamato anidrasi carbonica. I ricercatori hanno quindi stampato filamenti filiformi dell’idrogel in una griglia bidimensionale mentre solidificavano la soluzione con la luce UV, così come veniva stampata.

“Abbiamo formulato l’idrogel in un modo che fosse meccanicamente abbastanza forte da essere stampato in 3D e anche estruso in un filamento continuo”, ha affermato Shen. “L’ispirazione alla base del nostro design sono state le nostre stesse cellule, che hanno enzimi racchiusi in spazi compartimentati, pieni di un fluido. Quel tipo di ambiente è utile per aiutare gli enzimi a svolgere il loro lavoro”.

I ricercatori hanno testato le proprietà del materiale per capire quanto bene si piegherebbe e si attorciglierebbe 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 acquisizione sia inferiore a quella raggiunta nei progetti precedenti, il filtro aveva un diametro inferiore a un pollice (circa 2 cm) e poteva essere ingrandito e in diverse forme modulari per impilarli in un’alta colonna – che, secondo quanto riferito, aumenterebbe l’efficienza di cattura.

“Per ottenere una velocità di acquisizione più elevata, dovremmo aumentare 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 durata della filtrazione del materiale e hanno scoperto che conservava il 52% delle sue prestazioni iniziali di cattura del carbonio dopo più di 1.000 ore.

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

Lo studio, “Carbonic Anhydrase Enhanced UV-Crosslinked PEG-DA/PEO Extruded Hydrogel Flexible Filaments and Durable Grids for CO₂ Capture”, è stato pubblicato online su Gels. I coautori includevano Sen Zhang e Xiaomeng Fang. Il finanziamento è stato fornito dalla North Carolina State University, dalla Novo Nordisk Foundation e dall’Alliance for Sustainable Energy, LLC – Managing and Operating Contractor for the National Renewable Energy Laboratory per il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.