Een team wetenschappers van de Universiteit van Cambridge, onder leiding van professor Erwin Reisner, heeft een stromingsreactor op zonne-energie gemaakt die 's nachts C02 uit de lucht kan opvangen en overdag met behulp van de zon kan omzetten in brandstoffen zoals diesel, methanol of ammoniak.

Bij opschaling zou het theoretisch mogelijk zijn om overal op afgelegen plaatsen koolstofneutrale brandstof op te wekken en synthetische brandstof betaalbaar te maken. Reisner zei: “We kunnen een circulaire, duurzame economie opbouwen, als we de politieke wil hebben om het te doen.”

s Nachts CO2 absorberen zoals bomen

De zonnestroomreactor gebruikt ‘s nachts filters om CO2 uit de lucht te absorberen. Dit is enigszins vergelijkbaar met wat bomen van nature doen. Als bomen groeien, nemen ze koolstof op uit de lucht en slaan die op in hout, plantaardig materiaal en bodem, waardoor ze wat wetenschappers ’koolstofputten' noemen.’ Planten gebruiken water, zonlicht en koolstofdioxide om voedsel en zuurstof te maken tijdens de fotosynthese.

Maar in de reactor in Cambridge, wanneer de zon het opgevangen gas verwarmt, absorbeert het infrarode en ultraviolette straling, wat leidt tot een chemische reactie die zonnesyngas creëert. Syngas, of ‘synthesegas’, is een mengsel van waterstof en koolmonoxide dat kan worden gebruikt als alternatief voor fossiele brandstoffen om elektriciteit op te wekken of methanol en synthetische diesel te produceren.

Een van de teamleden, Dr. Sayan Kar, gelooft dat als de apparaten op grotere schaal kunnen worden gemaakt, ze het probleem van het verwijderen van kooldioxide uit de atmosfeer kunnen oplossen en tegelijkertijd een schoon alternatief voor fossiele brandstoffen kunnen creëren.

Netto saldo is nul

Omdat de CO2 die vrijkomt bij de verbranding van deze brandstoffen in eerste instantie is opgevangen uit de lucht, voegt het niet toe aan de totale hoeveelheid CO2 in de atmosfeer en is de balans bijna nul. “CO2 wordt gezien als een schadelijk afvalproduct, maar het is ook een kans,” voegt Kar toe.

Professor Erwin Reisner is geboren en getogen aan de voet van de Alpen in Oostenrijk. Hij studeerde scheikunde aan de Universiteit van Wenen, het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en de Universiteit van Oxford. Sinds 2017 is hij hoogleraar Energie en duurzaamheid aan het Yusuf Hamied Department of Chemistry van de Universiteit van Cambridge.

Reisner en zijn team werken al jaren aan door zonne-energie aangedreven flowreactoren. In januari vorig jaar presenteerden ze een reactor die twee verschillende afvalproducten, broeikasgassen en plastic, omzet in waardevolle producten.

Het eerste compartiment van de reactor zet kooldioxide om in verschillende brandstoffen, afhankelijk van de gebruikte katalysator. Kooldioxide kan vervolgens worden omgezet in syngas om synthetische brandstoffen te maken. Het tweede onderdeel zet plastic om in glycolzuur, dat populair is in huidverzorgingsproducten en cosmetica om een gladde huid te behouden en veroudering tegen te gaan.

De katalysator veranderen

Het team ontwierp verschillende katalysatoren die geïntegreerd zijn in de lichtabsorberende flowreactor. Door de katalysator te veranderen, kunnen de onderzoekers het eindproduct veranderen. Tests van de reactor toonden aan dat deze PET plastic flessen en CO2 efficiënt kon omzetten in verschillende koolstofgebaseerde brandstoffen zoals CO, syngas of formiaat, en glycolzuur.

“Over het algemeen is er voor de omzetting van CO2 veel energie nodig, maar met ons systeem hoef je er alleen maar met een lamp op te schijnen en het begint met het omzetten van schadelijke producten in iets nuttigs en duurzaams,” aldus een van de co-auteurs, Dr. Motiar Rahaman.

Het onderzoeksteam heeft de afgelopen vijf jaar gewerkt aan het recyclen en upcyclen van plastic en hun resultaten gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Synthesis. Nu hebben ze hun door zonne-energie aangedreven flowreactor naar een hoger niveau getild door te werken met CO2 die direct uit de lucht is opgevangen.