Nieuwe technologie verandert koolstofdioxide in brandstof

Haotian Wang is een chemische en biomoleculaire ingenieur aan de Rice University, die een team van wetenschappers heeft die zich toeleggen op het omzetten van broeikasgassen in nuttige producten voor de mensheid. Onlangs hebben Wang en zijn groep een reactor gecreëerd die in staat is de CO2 uit onze atmosfeer om te zetten in zuivere vloeibare brandstof.

In feite is wat wordt geproduceerd hoge gezuiverde hoeveelheden van het zogenaamde mierenzuur. Deze stof is meestal afgeleid van koolstofdioxide via zeer dure zuiverings- en raffinageprocessen die veel energie en zakelijke en consumenten dollartekens in het eindproduct verbruiken. Wangs teamreactor vertegenwoordigt in die zin een evolutie, omdat het dezelfde stof direct en puur produceert, waardoor het scala aan veelgebruikte processen wordt geëlimineerd en minder energie wordt verbruikt.

In laboratoriumtests, waarbij de machine 100 ononderbroken werkuren behaalde, bleek dat de uitvinding een 42% efficiëntie in energieconversie behaalde. Dit betekent dat bijna de helft van de elektrische energie als vloeibare brandstof in mierenzuur kan worden opgeslagen.

"Mierenzuur is een energiedrager", legt Wang uit. "Het is een brandstof die elektriciteit kan opwekken en koolstofdioxide kan uitstoten - ook weer recyclebaar." Deze stof is ook van het grootste belang in de chemische industrie en dient als grondstof voor het maken van verschillende materialen.

Wat alles mogelijk maakte

De reactor kwam alleen uit vanwege twee wetenschappelijke ontwikkelingen, zoals Chaun Xia, hoofdauteur van het wetenschappelijke artikel over de uitvinding, stelt. De eerste stap was de creatie van een robuuste tweedimensionale katalysator gemaakt van een speciaal chemisch element genaamd bismut. "Bismut is een zeer zwaar atoom in vergelijking met overgangsmetalen zoals koper, ijzer of kobalt, " zegt Wang. "De mobiliteit is veel lager, vooral onder reactieomstandigheden, die de katalysator stabiliseert."

De tweede stap is op zijn beurt de introductie van een vaste elektrolyt in de reactie die de behoefte aan zout elimineert. Volgens de onderzoekers genereren de meest voorkomende transformatieprocessen een eindproduct vol zouten. De meeste toepassingen vereisen echter dat deze zouten worden verwijderd, een uiterst bewerkelijke en dure procedure.

Verwachtingen voor de toekomst

Niet tevreden, onderzoekers willen verder gaan. Ze zijn van plan de reactor aan te passen om duurdere en beter bekende stoffen zoals ethanolbrandstof, azijnzuur en propanol te produceren. "Het verminderen van kooldioxide is erg belangrijk vanwege het effect op de opwarming van de aarde", zegt Wang. "Als elektriciteit uit hernieuwbare bronnen komt, zoals de zon of de wind, kunnen we een lus creëren die CO2 tot iets nuttigs maakt zonder het meer te vervuilen."