Afbeelding van Free-Photos / Pixabay
Als het CO2-gehalte in de atmosfeer blijft stijgen zoals het nu doet, voorspellen onderzoekers een wereldwijde temperatuurstijging tussen 1,4°C en 5,8°C in de 21e eeuw. Dat leidt volgens de wetenschappers tot een stijgende zeespiegel en meer milieurampen.
Zou het niet mooi zijn als we overtollig CO2 uit de atmosfeer kunnen verwijderen? Of nog beter, als we met deze CO2 milieuvriendelijke brandstof produceren? Het klinkt als fictie, maar onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology werken momenteel aan deze technologie.
Productie van brandstof met CO2 uit de atmosfeer
Chemisch gezien zijn brandstoffen zoals benzine een soort ketens gemaakt van koolstof: een soort parelketting. Daarbij is de koolstof een enkele parel. Koolstofdioxide, CO2, is een variatie daarop. Bepaalde chemische reacties rijgen deze individuele parels tot een lange ketting.
Hoe verandert kooldioxide in een ketting?
In het zogeheten Energy Lab 2.0 van het Karlsruhe Institute of Technology slaagden onderzoekers erin om brandstof te winnen uit de CO2 in de lucht. Daarvoor pompen ze lucht in hun minifabriekje, ter grootte van een scheepscontainer, en filteren ze het broeikasgas eruit. Daarna combineren ze de CO2 met waterstof om zo een lange ketting van koolwaterstof te vormen. Dit proces wordt uitgevoerd in verschillende, energieverbruikende reactiestappen.
Het zit allemaal in de mix
Brandstoffen als benzine, diesel en kerosine zijn mengsels van koolwaterstofketens van verschillende grootte. Onderzoekers kunnen de lengte van de ketens die ze produceren, en dus welke brandstof ze ontwikkelen, bepalen door de verhouding van de uitgangsmaterialen en de reactieomstandigheden aan te passen.
Hoe milieuvriendelijk is de methode?
Het klinkt mooi, maar deze vorm van brandstofproductie alleen is niet voldoende om het CO2-probleem op te lossen. Wetenschappers halen het broeikasgas namelijk eerst uit de atmosfeer, maar bij verbranding in de motor komt diezelfde CO2 weer vrij in de lucht. Dit vormt een kringloop waarbij
CO2 uit de lucht gefilterd en teruggevoerd wordt. Hoewel dit dus geen enorme afname van de CO2 concentratie betekent, voorkomt het dat de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer toeneemt. Dat is een voordeel ten opzichte van fossiele bronnen voor brandstofproductie, die constant nieuwe CO2 produceren.
Dat gezegd hebbende, zou het nog beter zijn voor het klimaat als de atmosferische CO2 gebruikt zou kunnen worden als basis om stoffen te produceren die bij gebruik niet in de atmosfeer terecht komen. Ook dat kan met het Energy Lab 2.0. De onderzoekers werken aan de productie van plastic en cosmetica en chemicaliën uit CO2.
Toch is er veel energie nodig om het fabriekje te laten draaien; de energie moet, net als de waterstof voor de reactie, op een groene manier worden geproduceerd om de methode milieuvriendelijk te maken. Op dit moment is het hele proces nog vrij duur en moet de wetenschappers het opschalen om de brandstof goedkoper te produceren.
Hoe verhoudt CO2-brandstof zich tot andere hernieuwbare energiebronnen?
De op CO2 gebaseerde brandstof heeft minder nadelen dan andere hernieuwbare energiebronnen of transportmiddelen.
• Bio-ethanol is in sommige landen een toevoeging in brandstof. Het gebruik is controversieel omdat voor de productie van bio-ethanol vaak voedsel wordt gebruikt, terwijl honger nog altijd een groot probleem is in de wereld.
• De productie van batterijen voor elektrische auto’s is zo energie-intensief dat de auto’s pas milieuvriendelijk zijn nadat ze ongeveer 100.000 kilometer met duurzame stroom hebben gereden. Daarnaast is er veel lithium nodig voor de fabricage van de batterijen, waarvan de winning meestal plaatsvindt onder milieubelastende, onmenselijke omstandigheden.
Samen met groen geproduceerde waterstof zijn CO2-gebaseerde brandstoffen veelbelovende opties voor milieuvriendelijk transport en meer. Het Duitse bedrijf Thyssen-Krupp experimenteert momenteel met waterstof aangedreven hoogovens om op een klimaatvriendelijke manier staal te produceren.
Toepassing
Waterstof- en CO2-gebaseerde stoffen zijn ideaal voor het opslaan van milieuvriendelijke energie. Vooral het soort energie waarbij de productie niet constant is, zoals bij zonne-energie. Zonnepanelen produceren vooral overdag energie. Om ook ’s avonds en ’s nachts te profiteren van zonne-energie, kan het Energy Lab 2.0-systeem de energie overdag omzetten in op waterstof- en CO2-gebaseerde stoffen. Het werkt dan zoals in een batterij: de energie ligt opgeslagen totdat een auto of productie-installatie het nodig heeft. In een zeecontainer past één Energy Lab 2.0-systeem en een aantal daarvan passen eenvoudig op een zonnepark. Een complete oplossing van het CO2-probleem is het niet, maar hiermee kunnen wetenschappers de toename van CO2 in de atmosfeer verminderen en daarmee ook de gevolgen van de klimaatcrisis inperken.
Referenties:
„Doktor Whatson“ on Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=qq0fjl0LQXo
3sat Makro, Sendung vom 25.08.2020
https://www.pv-magazine.de/2019/11/12/thyssen-krupp-testet-den-einsatz-von-wasserstoff-im-hochofen/ vom 12.11.2019 Autor RALPH DIERMANN, gesichtet 11.09.2020
Science Bites 