Het lijdt geen twijfel dat klimaatverandering een zeer ernstig (en verergerend) probleem is. Volgens een recent rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zou het probleem, zelfs als alle geïndustrialiseerde landen van de wereld van de ene op de andere dag koolstofneutraal zouden worden, nog erger worden. Kortom, het is niet genoeg om te stoppen met het pompen van megaton CO2 in de atmosfeer; we moeten ook beginnen met het verwijderen van wat we daar al hebben neergezet.
Dit is waar de techniek die bekend staat als koolstofafvang (of koolstofverwijdering) in het spel komt. In navolging van de natuur heeft een internationaal team van onderzoekers van de Universiteit van Waterloo, Ontario, een 'kunstmatig blad' gemaakt dat de koolstofschrobbende eigenschappen van het echte werk nabootst. Maar in plaats van atmosferische CO te veranderen2 voor zichzelf een brandstofbron, het blad zet het om in een bruikbare alternatieve brandstof.
Het onderzoek van het team werd beschreven in een paper die onlangs in het tijdschrift verscheen Natuur energie. Het team stond onder leiding van Yimin A. Wu, een onderzoeker bij het Center for Nanoscale Materials aan het Argonne National Laboratory (ANL) in Illinois en een professor in engineering van het Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Hij werd vergezeld door onderzoekers van beide instellingen, evenals van de California State University (Northridge) en de City University of Hong Kong.
In de natuur zetten groene planten atmosferische CO om2 en water in glucose en zuurstof door middel van fotosynthese. Dit wordt mogelijk gemaakt door het pigment chlorofyl, dat licht van de zon in meerdere golflengten (violetblauw en oranjerood) absorbeert om de chemische reacties aan te drijven. De glucose wordt dan door de planten gebruikt als brandstof, terwijl het zuurstofgas vrijkomt.
Zoals Wu uitlegde, gebruikten hij en zijn team hetzelfde idee om hun kunstmatige blad te ontwerpen, dat vertrouwt op een zeer vergelijkbaar proces maar verschillende eindproducten produceert. "We noemen het een kunstmatig blad omdat het echte bladeren en het proces van fotosynthese nabootst," zei hij. 'Een blad produceert glucose en zuurstof. We produceren methanol en zuurstof. '
De sleutel tot het proces (waar Wu en zijn collega's sinds 2015 aan werken) is cupro-oxide, een goedkoop rood poeder dat chemisch is ontworpen om zoveel mogelijk achtzijdige deeltjes te bevatten. Dit poeder ontstaat door een chemische reactie wanneer glucose, koperacetaat, natriumhydroxide en natriumdodecylsulfaat worden toegevoegd aan water dat tot een bepaalde temperatuur is verwarmd.
Dit poeder wordt vervolgens toegevoegd aan water waar het als katalysator dient terwijl kooldioxide wordt gepompt en een zonnesimulator een straal wit licht in de oplossing laat schijnen. De resulterende chemische reactie produceert zuurstofgas (door fotosynthese) terwijl de CO2, water en poederoplossing worden omgezet in methanol. Aangezien methanol een lager kookpunt heeft dan water, wordt de oplossing verwarmd en wordt de methanol verzameld terwijl deze verdampt.
Dit proces weerspiegelt vergelijkbaar onderzoek dat wordt uitgevoerd aan de Universiteit van Cambridge in het VK, waar onderzoekers een apparaat hebben ontwikkeld dat fotosynthese gebruikt die wordt geproduceerd door zonlicht en kobalt-lichtabsorbers om water en CO om te zetten2 gas in syngas. Deze stof is gemaakt van een mengsel van waterstof en koolmonoxide en wordt gebruikt bij de productie van alternatieve brandstoffen, farmaceutische producten, kunststoffen en meststoffen.
Het lijkt ook op het concept van "kunstmatige boom", ontwikkeld door Klaus Lackner, directeur van het Lenfest Center for Sustainable Energy aan de Columbia University. Jaren geleden stelde Lackner een methode voor waarbij 'bomen' met met hars beklede plastic bladeren maar liefst 100 keer konden worden verwijderd als CO2 vanuit de lucht als natuurlijke bomen. Zodra de bladeren zoveel mogelijk kooldioxide hebben opgenomen, worden ze in water geplaatst om biobrandstoffen te maken.
Een proces als dit is om twee redenen spannend. Allereerst helpt het verwijderen van kooldioxide (de belangrijkste bijdrage aan de opwarming van de aarde) uit de atmosfeer om de klimaatverandering te vertragen. Ten tweede zullen de resulterende alternatieve brandstoffen ervoor zorgen dat mensen kunnen blijven vertrouwen op niet-elektrische auto's, waardoor we meer tijd hebben om de overgang naar een koolstofneutraal leven te maken. Of zoals Wu Space Magazine via e-mail vertelde:
“Deze technologie zal naar verwachting de CO verminderen2 uitstoot van oliemaatschappijen, autobedrijven en staalbedrijven. Het kan ook zorgen voor schone en duurzame brandstoffen, methanol, voor voertuigen en vliegtuigen. Methanol is ook een grondstof in de chemische industrie om kunststoffen en vezels te maken. Dit biedt een oplossing om de CO2-uitstoot te verminderen en duurzame brandstoffen te produceren voor een groene economie. ”
In de toekomst zullen aanvullende stappen worden ondernomen om de methanolopbrengst te verhogen en het gepatenteerde proces op de markt te brengen, zodat het voor industriële doeleinden kan worden gebruikt. "Ik ben erg enthousiast over het potentieel van deze ontdekking om het spel te veranderen", voegt Wu toe. “Klimaatverandering is een urgent probleem en we kunnen helpen de CO te verminderen2 uitstoot en tegelijkertijd een alternatieve brandstof creëren. ”
