Kooldioxide kan direct worden omgezet in koolwaterstoffen - Utilities
nieuws

Kooldioxide kan direct worden omgezet in koolwaterstoffen

Publicatie

12 Sep 2017

Categorie

Utilities

Soort

nieuws

Tags

TU Delft

Het klinkt bijna te mooi om waar te zijn, maar TU Delft-promovendus Ming Ma heeft echt een manier gevonden om alcohol uit de lucht te halen. Wat nauwkeuriger gezegd heeft hij een manier ontdekt om het elektroreductieproces van CO2 zo effectief en nauwkeurig te beheersen dat er een breed scala aan nuttige producten, waaronder alcohol, mee kan worden geproduceerd. Zo kan CO2 als hulpbron worden ingezet, wat weleens cruciaal kan blijken te zijn bij het tegengaan van klimaatverandering. Hij promoveert op 14 september.

Voor het verminderen van de concentratie CO2 in de atmosfeer zou het afvangen en gebruiken van koolstof (carbon capture and utilization, CCU) weleens een goed alternatief kunnen blijken te zijn voor het afvangen en vastleggen van koolstof (carbon capture and sequestration, CCS). De elektrochemische reductie van CO2, waarbij brandstof en waardevolle chemicaliën ontstaan, wordt al enige tijd als veelbelovende oplossing gezien. Bij dit proces wordt de afgevangen CO2 omgezet in koolstofmonoxide (CO), methaan (CH4), ethyleen (C2H4) of zelfs vloeistoffen zoals mierenzuur (HCOOH), methanol (CH3OH) en ethanol (C2H5OH).

Vanwege hun hoge energiedichtheid kunnen koolwaterstoffen binnen de huidige energie-infrastructuur direct en gemakkelijk als brandstof worden gebruikt. De productie van CO is ook heel interessant, omdat het als grondstof voor het Fischer-Tropsch-proces kan worden gebruikt, een technologie die in de industrie al breed wordt toegepast om syngas (koolstofmonoxide plus waterstof (H2)) om te zetten in waardevolle chemicaliën zoals methanol en synthetische brandstoffen (denk aan diesel).

Nauwkeurige afstemming van het proces

Ming Ma beschrijft in zijn proefschrift de processen die op nanoschaal plaatsvinden wanneer verschillende metalen worden gebruikt bij de elektroreductie van CO2. Wanneer bijvoorbeeld koperen nanodraden in het proces worden gebruikt, ontstaan er koolwaterstoffen, terwijl er bij zilveren en gouden nanodraden CO wordt geproduceerd. Ma heeft bovendien ontdekt dat het proces zeer nauwkeurig kan worden gereguleerd door de lengte van de gebruikte nanodraden en de stroomsterkte aan te passen. Door de juiste waarden voor deze kenmerken te kiezen kan hij elk gewenst koolstofproduct maken, en combinaties in elke gewenste verhouding, en zo de hulpstoffen produceren voor de drie hierboven beschreven vervolgprocessen.

Met metaallegeringen zijn nog interessantere resultaten te bereiken. Als er alleen platina wordt gebruikt ontstaat er waterstof, en bij goud CO, maar wordt er een legering van deze twee metalen gebruikt, dan blijken er ineens relatief grote hoeveelheden mierenzuur (HCOOH) te worden geproduceerd. Mierenzuur is een veelbelovende stof voor gebruik in brandstofcellen.

csm_solar-fuel-18_0e884add83

Fotocredit: TU Delft
Bron: TU Delft