Tal van mogelijkheden worden onderzocht om de uitstoot van CO2 in het verkeer terug te dringen. Het gebruik van biobrandstoffen is één van de gevolgde opties. Maar stel dat men erin zou slagen om zonlicht rechtstreeks in brandstof om te zetten?
Fossiele brandstoffen zoals aardolie en aardgas bestaan uit ketens van koolwaterstoffen, verbindingen van waterstof en koolstof. Onder de vorm van biodiesel wordt tegenwoordig brandstof geproduceerd die zonder veel problemen de klassieke benzine en diesel in auto’s kan vervangen, die relatief milieuvriendelijk is en vrijwel CO2-neutraal. De productie van biodiesel is echter omstreden, o.a. omdat ze landgouwgrond bestemd voor voedingsgewassen zou inpalmen. Bovendien is de productie inherent traag, want ze is gebaseerd op de teelt van plantaardige gewassen zoals soja.
Is het mogelijk de vertragende, plantaardige tussenstap te elimineren in het productieproces? Kunnen traditionele brandstoffen rechtstreeks worden geproduceerd uit water en CO2 – ook met behulp van zonlicht – zonder dat er een plant aan te pas komt? Amerikaanse en Zwitserse onderzoekers van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena en het Swiss Institute of Technology denken van wel. Zij hebben overtuigend aangetoond dat dit, althans op laboratoriumschaal, mogelijk is. De onderzoekers konden relatief snel (kleine hoeveelheden) koolwaterstoffen produceren in hun zelfgebouwde ‘zonnereactor’. In dit reactorvat wordt een katalysatorstof verhit door zonlicht, en worden water en CO2 afzonderlijk omgezet in waterstofgas en koolstofmonoxide. Op het eind worden de stoffen samengevoegd tot een koolwaterstofverbinding.
De wetenschappers gebruikten ceriumoxide als katalysator, een fijn, wit kristallijn poeder dat veelvuldig aanwezig is in de aardkorst – en het voordeel van een katalysator is natuurlijk dat hij herbruikbaar is. Een cilindertje met een diameter van 35 millimeter uit ceriumoxide werd in de zonnereactor verhit door er via een klein venstertje zonlicht op te laten stralen, en wel op een manier zodat het inkomend zonlicht vele malen werd gereflecteerd. Hierdoor ontstaat een enorme hitte, tot wel 1500 graden Celcius. Bij die temperatuur verliest elk ceriumoxidekristal een zuurstofatoom. Daarop lieten de onderzoekers de temperatuur in de reactor dalen tot 900 graden Celcius, en voegden ze CO2 toe. Het ceriumoxide neemt bij die temperatuur zuurstofatomen terug van de CO2-moleculen, waardoor koolstofmonoxide (CO) overblijft. Op een vergelijkbare manier konden de wetenschappers in de zonnereactor waterdamp – weer met behulp van het ceriumoxide – omzetten in waterstofgas. Het verkregen koolstofmonoxide en waterstofgas werden daarna via het zogenaamde Fischer-Tropsch-procédé gecombineerd worden tot een synthetische, vloeibare koolwaterstofverbinding.
De efficiëntie van de zonnereactor ligt met 0,4 procent vooralsnog erg laag. Dat komt voornamelijk door het grote warmteverlies via de reactorwanden en de -opening, waarlangs waterdamp en CO2 in de reactor worden gebracht. De onderzoekers denken echter dat met een optimaal design een efficiëntie tot 19 procent mogelijk moet zijn. De CO2 die wordt gebruikt kan overigens aan de lucht onttrokken worden, zij het via een omweg langs een andere katalysator op basis van calcium. Dat maakt de brandstof geproduceerd in de zonnereactor op z’n minst CO2-neutraal.
Bron: Science
ARGUS informeert en inspireert voor een duurzame, milieuvriendelijke samenleving.
De nieuwssite www.argusactueel.be brengt nieuws en actualiteit over milieu, natuur en duurzame ontwikkeling.
Maak kennis met alle andere projecten van ARGUS op www.argusmilieu.be.
