Studio del metodo dell'assorbimento diretto della CO2 per l'analisi del radiocarbonio

L’attuale rilevanza rappresentata dalla stretta relazione tra cambiamenti climatici e influenza antropogenica ha da tempo posto l’attenzione sull’effetto serra e sul surriscaldamento planetario così come sull’aumento delle concentrazioni atmosferiche dei gas climaticamente attivi, in primo luogo la CO2. Il radiocarbonio è attualmente il tracciante ambientale per eccellenza in grado di fornire mediante un approccio “top-down” un valido strumento di controllo per discriminare e quantificare il diossido di carbonio presente in atmosfera di provenienza fossile o biogenica. Ecco allora che ai settori applicativi tradizionali del 14C, quali le datazioni archeometriche, si affiancano nuovi ambiti legati da un lato al settore energetico per quanto riguarda le problematiche associate alle emissioni di impianti, ai combustibili, allo stoccaggio geologico della CO2, dall’altro al mercato in forte crescita dei cosiddetti prodotti biobased costituiti da materie prime rinnovabili. Nell’ambito del presente lavoro di tesi è stato quindi esplorato il mondo del radiocarbonio sia dal punto di vista strettamente tecnico e metodologico che dal punto di vista applicativo relativamente ai molteplici e diversificati campi d’indagine. E’ stato realizzato e validato un impianto di analisi basato sul metodo radiometrico mediante assorbimento diretto della CO2 ed analisi in scintillazione liquida apportando miglioramenti tecnologici ed accorgimenti procedurali volti a migliorare le performance del metodo in termini di semplicità, sensibilità e riproducibilità. Il metodo, pur rappresentando generalmente un buon compromesso rispetto alle metodologie tradizionalmente usate per l’analisi del 14C, risulta allo stato attuale ancora inadeguato a quei settori applicativi laddove è richiesta una precisione molto puntuale, ma competitivo per l’analisi di campioni moderni ad elevata concentrazione di 14C. La sperimentazione condotta su alcuni liquidi ionici, seppur preliminare e non conclusiva, apre infine nuove linee di ricerca sulla possibilità di utilizzare questa nuova classe di composti come mezzi per la cattura della CO2 e l’analisi del 14C in LSC.

The ongoing concern raised by the interconnected relationship between climate changes and anthropogenic influence has long focused the attention on the greenhouse effect and related global warming as well as on atmospheric concentrations of climatically active gases, first of all the carbon dioxide. Radiocarbon is currently the environmental tracer for excellence providing through a "top -down" determination a reliable monitoring tool able to discriminate and quantify the origin of the carbon dioxide present in the atmosphere from fossil or biogenic sources. Traditional 14C fields of investigation, like archaeometric dating, are so joined by new application areas concerning both the energy sector as regards power plant emissions, fuels, carbon capture and storage technologies and the growing so called biobased products market deriving from renewable raw materials. In this PhD thesis the “radiocarbon world” was therefore explored from both the point of view of methodological and technical aspects and applications relating to numerous and different fields of investigation. A system for radiocarbon analysis based on radiometric method using direct CO2 absorption and Liquid Scintillation Counting was developed and validated providing technological improvements and procedural measures aimed at improving the performance of the method in terms of simplicity, sensitivity, and reproducibility. The method generally represents a good compromise with respect to the traditionally used methods for 14C analysis although it is currently still inadequate for those applications where a high precision is necessary, but competitive for modern samples with a high concentration of 14C. The investigations performed on several Ionic Liquids, while preliminary and inconclusive, finally opens new research lines about the possible use of this new class of compounds as analytical means for CO2 capture and 14C analysis in LSC.