TiO2 IN SOSPENSIONE ACQUOSA
L'obbiettivo principale del lavoro di G.R. Dey[4] e collaboratori è quello di chiarire i meccanismi della metanazione della CO2 in presenza di 2-propanolo in funzione di "scavatore di buche" a condizioni ambientali e anche di comparare i risultati con ambienti ossigenati e deossigenati.
La produzione di metano ottenuta dalla riduzione fotocatalitica di diverse soluzioni con concentrazioni di 2-propanolo in presenza di TiO2 0.1% p/v è riportata nella tabella.

Si può notare come nel sistema saturo di N2 la produzione di metano sia decisamente inferiore rispetto agli altri sistemi e che la resa aumenta all'aumentare della concentrazione di 2-propanolo. Esperimenti condotti in assenza di titania non portano alla formazione di metano ciò dimostra che essa non è dovuta alla degradazione del 2-propanolo ma alla riduzione fotocatalitica della CO2. Il 2-propanolo reagisce con le buche del semiconduttore riducendo il fenomeno della ricombinazione e producendo un radicale riducente [(CH3)2C.OH] (4) che subisce mineralizzazione per dare CO2 (5)che verrà a sua volta coinvolta nel processo fotoriduttivo.

Per valutare la concentrazione ottimale della TiO2 per la riduzione fotocatalitica della CO2 sono stati condotti una serie di esperimenti su sistemi saturi di CO2 contenenti 0.5M di 2-propanolo e varie concentrazioni di TiO2. I risultati ottenuti sono mostrati in figura a lato ed evidenziano come per concentrazioni comprese tra 0.05 e 0.5% p/v la produzione di metano raggiunge un valore ottimale per poi decrescere a causa della maggiore opacità della soluzione che riduce la frazione di luce assorbita.

Le reazioni sopra proposte (vedi anche Principi e Meccanismi generali della Fotocatalisi) risultano in perfetto accordo con i dati della Tabella 1 e Fig.2 in quanto nel sistema saturo di N2 in mancanza di O2 non avviene la reazione di mineralizzazione del [(CH3)2C.OH] per dare CO2 e ciò implica minore concentrazione di diossido di carbonio per la reazione di metanazione. Inoltre nei sistemi areati la produzione di CH4 è superire rispetto al sistema ossigenato in quanto in quest'ultimo una parte degli elettroni reagisce con l'O2 anzichè con la CO2 riducendo la produzione di metano. Risulta quindi che la produzione di metano dipende sia dalla concentrazione di ossigeno che da quella di 2-propanolo.


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