L’Australia fa molto affidamento sull’urea importata per soddisfare le esigenze del proprio settore agricolo, importandone circa 3,8 milioni di tonnellate nel 2024. Allo stesso tempo, il paese deve far fronte a una crescente pressione per ridurre le emissioni industriali in più settori. I ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud stanno cercando di affrontare entrambe le sfide sviluppando una tecnologia che converta l’anidride carbonica di scarto e gli inquinanti azotati in fertilizzante ureico, creando potenzialmente una fonte domestica di questo input agricolo essenziale riducendo al contempo l’impatto ambientale.
Dal banco di laboratorio alla scala industriale
A differenza della tipica ricerca fondamentale che si conclude nella fase di laboratorio, il team dell'UNSW sta perseguendo attivamente la traduzione su scala industriale-. I ricercatori stanno utilizzando elettrolizzatori per urea, dispositivi considerati punti di riferimento per la produzione scalabile di urea, per testare la fattibilità della conversione delle emissioni in fertilizzanti su scala più ampia. Per comprendere come si comportano i materiali nelle condizioni del mondo reale, il team ha utilizzato la caratterizzazione avanzata del fascio di elettroni presso il sincrotrone australiano. Questa tecnica consente loro di osservare le reazioni chimiche in tempo reale, generando dati critici per la futura implementazione industriale.
Il dottor Daiyan, responsabile del progetto, sottolinea che un'attenta progettazione dei catalizzatori e il-monitoraggio in tempo reale sono essenziali per garantire selettività ed efficienza, soprattutto quando si passa da condizioni di laboratorio controllate ad ambienti industriali.
Affrontare la dipendenza dall'urea dell'Australia
Nonostante sia un importante esportatore agricolo, l’Australia non produce sufficiente urea a livello nazionale, lasciando il settore vulnerabile alle fluttuazioni del mercato globale. "Questa dipendenza è un peccato, oltre che una vulnerabilità strategica", ha detto il dottor Daiyan. Producendo localmente urea pulita da elettricità rinnovabile e carbonio di scarto, il Paese potrebbe ridurre la dipendenza dalle importazioni e migliorare la resilienza della catena di approvvigionamento. L'approccio è inoltre in linea con il crescente controllo normativo sulle emissioni, che ora si estende oltre il biossido di carbonio per includere altri inquinanti a base di azoto-.
La ricerca evidenzia come i principi della chimica circolare possano integrare i flussi di rifiuti provenienti dai cementifici e i residui agricoli nella produzione di fertilizzanti, trasformando le sfide ambientali in prodotti di valore commerciale.
L’approccio alla cattura e conversione del carbonio
A differenza delle tecnologie di cattura diretta dell’aria, il metodo UNSW si concentra sull’utilizzo di emissioni inevitabili provenienti da fonti industriali e biogene. I primi test di laboratorio mostrano risultati promettenti in termini di selettività, suggerendo che la CO₂ proveniente dalle operazioni industriali esistenti può essere efficacemente trasformata in urea. Il progetto è ancora in fase di sviluppo, ma rappresenta un percorso pratico per convertire gli inquinanti di carbonio e azoto in materiali necessari in agricoltura, prodotti chimici e produzione di carburante.
Il dottor Daiyan ha presentato questi risultati alla Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, sostenendo gli investimenti in soluzioni di economia circolare. "C'è abbastanza anidride carbonica in giro. Dobbiamo solo iniziare a pensare e investire in un'economia circolare", ha affermato.
Cronologia e prospettive industriali
L’adattamento di un processo di laboratorio a un’applicazione industriale richiede in genere più di un decennio, ma il team dell’UNSW mira ad accelerare questa tempistica. Il dottor Daiyan stima che entro due o tre anni il progetto potrebbe garantire un partner industriale per avviare le prove pilota su scala-. Il successo dimostrerebbe che le industrie-ad alta intensità di emissioni possono generare valore dai flussi di rifiuti e allo stesso tempo raggiungere obiettivi ambientali.
In definitiva, questa ricerca illustra il potenziale della chimica circolare nel rimodellare la produzione industriale. Convertendo il carbonio e l’azoto di scarto in fertilizzanti, l’Australia potrebbe rafforzare le catene di approvvigionamento nazionali, ridurre le emissioni e contribuire a un settore chimico più sostenibile. Come osserva il dottor Daiyan, "Un'attenta ingegneria dei catalizzatori abbinata alla caratterizzazione-in tempo reale può trasformare i problemi ambientali in opportunità".
