La reazione di Sabatier è una reazione di metanazione che consiste nella reazione tra biossido di carbonio e idrogeno per ottenere metano e vapore acqueo.
I chimici francesi Paul Sabatier, premio Nobel per la chimica nel 1912 e Jean-Baptiste Senderens scoprirono questa reazione nel 1897.
Nonostante sia nota da oltre un secolo questa reazione ha destato, negli ultimi tempi, un grande interesse per le sue applicazioni.
Questa reazione, infatti, produce il metano principalmente usato in campo energetico ed attualmente estratto dai suoi giacimenti utilizzando CO2.
Il biossido di carbonio è uno dei più abbondanti gas serra che è prodotto dalle reazioni di combustione e come sottoprodotto di numerose reazioni industriali.
Reazione di Sabatier
La reazione che avviene ad una temperatura tra 250 e 300°C
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
è una reazione esotermica per la quale la variazione di entalpia ΔH è pari a – 165 kJ/mol
La reazione richiede un catalizzatore e quello preferito a causa del suo basso costo, della più alta attività e della più alta selettività per la formazione di metano è a base di nichel.
L’ossido di alluminio, il biossido di cerio, l’ossido di magnesio, il biossido di silicio, il biossido di zirconio e le zeoliti sono i catalizzatori a base di nichel preferiti utilizzati per la metanazione.
Nelle reazioni industriali, come la sintesi dell’ammoniaca, bisogna tener conto anche dell’aspetto termodinamico.
La reazione di Sabatier è esotermica e sviluppa quindi calore e ciò implica che se non è controllata la temperatura questa si innalzerà facendo spostare a sinistra l’equilibrio secondo il principio di Le Chatelier.
È quindi necessario il controllo della temperatura anche per prevenire la disattivazione del catalizzatore.
Attuali utilizzi della reazione di Sabatier
Fino a pochi decenni fa questa era una delle tante reazioni che, a causa dell’abbondanza del gas naturale e della scarsa sensibilità ai cambiamenti climatici indotti dai gas serra, non aveva il giusto riconoscimento.
In realtà neanche i suoi scopritori avrebbero mai potuto immaginare le potenzialità della reazione nell’ambito delle missioni spaziali.
Infatti la NASA nel 2010 ha annunciato l’utilizzo di questa reazione per la produzione di circa 2400 litri di acqua all’anno dai sottoprodotti del sistema di generazione di ossigeno della stazione e dalla di rimozione dell’anidride carbonica.
Prima di utilizzare questa reazione, l’idrogeno prodotto durante la generazione di ossigeno dalla stazione e l’anidride carbonica generata dal metabolismo dell’equipaggio erano scaricati fuori bordo. Con questo sistema quelli che erano gas di scarico generano un prodotto prezioso per la stazione spaziale: l’acqua.