Volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications hebben Chinese wetenschappers een nieuwe katalysator gemaakt op basis van ijzeren nanodeeltjes, die in staat zijn om "voor altijd" gewone kooldioxide en waterstof om te zetten in een mengsel van koolwaterstoffen, vergelijkbaar met benzine.
“In de afgelopen 200 jaar zijn steenkool, olie en gas de belangrijkste motoren van onze beschaving geweest, de basis van haar economische en sociale ontwikkeling. Verbranding van brandstof heeft geleid tot het vrijkomen van een enorme hoeveelheid CO2 in de atmosfeer, wat tegenwoordig een negatieve klimaatverandering veroorzaakt. Het omzetten van CO2 in brandstoffen en chemicaliën zal ons niet alleen helpen de opwarming van de aarde te bestrijden, maar ook het probleem van de uitputting van hulpbronnen oplossen”, aldus Jian Sun van het Institute of Chemical Physics in Dalian, China en zijn collega's.
Wetenschappers hebben de afgelopen jaren actief gezocht naar een manier om atmosferische CO2 om te zetten in biobrandstoffen en andere nuttige stoffen. Zo ontwierpen natuurkundigen in Chicago in juli vorig jaar een zonnecel die lichtenergie gebruikt om CO2 af te breken en koolmonoxide en waterstof te produceren, en in oktober creëerden hun collega's van Oak Ridge National Laboratory een katalysator die kooldioxide omzet in gewone alcohol.
Beide kunnen in principe al worden gebruikt voor energieopslag, maar deze katalysatoren hebben twee grote nadelen. Ze falen snel en moeten na enkele tientallen bedrijfsuren worden schoongemaakt en er komen ook veel bijproducten vrij.
Sun en zijn team hebben beide problemen opgelost: hun katalysator zet vrijwel alle kooldioxide om in koolwaterstoffen die de basis vormen van benzine en andere brandstoffen met een hoog octaangehalte, terwijl ze minstens 1000 uur (anderhalve maand) in "normale" industriële omstandigheden werken.
Het bestaat uit twee componenten: nanodeeltjes van een verbinding van ijzeroxide en natrium, evenals de zogenaamde zeolieten. Zeolieten zijn holle nanodeeltjes van aluminiumsilicaat, die tegenwoordig veel worden gebruikt voor waterzuivering en voor het "verpakken" van verschillende katalysatoren, waarvan het binnendringen van moleculen in de zeolieten hun eigenschappen merkbaar verandert en ze zich vaak veel actiever laat gedragen dan in vrije vorm.
Zoals de wetenschappers opmerken, speelt elke component in dit geval een andere rol: ijzeren nanodeeltjes "breken" koolstofdioxidemoleculen en dwingen het te combineren met waterstofatomen, en zeolieten en hun vullingen dragen bij aan de vereniging van dergelijke "halffabrikaten" tot lange ketens van koolwaterstoffen.
De combinatie van deze componenten maakt het volgens Chinese chemici mogelijk om de werkelijke "eeuwigheid" van een dergelijke katalysator te bereiken. De effectiviteit ervan, zoals opgemerkt door wetenschappers, daalde met slechts 6% in de eerste 300 bedrijfsuren en veranderde daarna niet, wat aangeeft dat het stabiel is en veel langer dan 1000 uur in deze vorm zal blijven. Bovendien wordt 96% van de kooldioxide omgezet in een benzine-analoog en wordt slechts 4% van de CO2 omgezet in methaan.
Promotie video:
Bovendien kan het "boeket" van koolwaterstoffen flexibel worden gewijzigd door het aandeel waterstof en CO2 in het mengsel te verhogen of te verlagen en door het type zeoliet dat wordt gebruikt als "pakking" voor ijzeren nanodeeltjes te variëren. Door zonnepanelen als energiebron te gebruiken om dit mengsel van gassen te verwarmen en door een katalysator te pompen, is het mogelijk om zonne-energie efficiënt en redelijk goedkoop op te slaan in de vorm van een gemeenschappelijke brandstof voor iedereen, zonder het milieu te schaden, concluderen Sun en zijn collega's.