in ,

CO2 – Van broeikasgas tot product met toegevoegde waarde | Technische Universiteit van Wenen

Groepsfoto: Apaydin, Eder, Rabl.

Als je CO2 omzet in synthesegas, krijg je een waardevolle grondstof voor de chemische industrie. Onderzoekers van de TU Wien laten zien hoe dit werkt, zelfs bij kamertemperatuur en omgevingsdruk.

Wie aan CO2 denkt, denkt waarschijnlijk al snel aan termen als klimaatbelastend of afvalproduct. Terwijl CO2 er al lang was - een puur afvalproduct - worden er steeds meer processen ontwikkeld waarmee het broeikasgas kan worden omgezet in waardevolle grondstoffen. De chemie spreekt dan van "chemicaliën met toegevoegde waarde". Een nieuw materiaal dat dit mogelijk maakt, is ontwikkeld aan de Technische Universiteit van Wenen en onlangs gepresenteerd in het tijdschrift Communications Chemistry.

De onderzoeksgroep van Dominik Eder ontwikkelde een nieuw materiaal dat de omzetting van CO2 vergemakkelijkt. Dit zijn MOCHA's - dit zijn organometaalchalcogenolaatverbindingen die als katalysatoren dienen. Het resultaat van de elektrochemische omzetting is synthesegas, of kortweg syngas, dat een belangrijke grondstof is voor de chemische industrie.

CO2 wordt synthesegas

Syngas is een mengsel van koolmonoxide (CO), waterstof (H2) en andere gassen en wordt gebruikt als grondstof voor andere stoffen. Een van de belangrijkste toepassingsgebieden is de kunstmestproductie, waarbij ammoniak wordt geproduceerd uit synthesegas. Het kan echter ook worden gebruikt voor de productie van brandstoffen zoals diesel of voor de productie van methanol, dat wordt gebruikt in brandstofcellen. Aangezien de winning van CO2 uit de atmosfeer vrij energie-intensief is, is het zinvol om CO2 uit industriële installaties te halen. Van daaruit kan het dus dienen als uitgangsmateriaal voor verschillende chemicaliën.

Eerdere methoden vereisen echter hoge temperaturen en druk, evenals dure katalysatoren. De Weense onderzoekers zochten daarom naar katalysatoren waarmee syngas ook bij lage temperaturen en omgevingsdruk geproduceerd kan worden. "MOCHA's werken anders dan de tot nu toe gebruikte katalysatoren: in plaats van warmte wordt elektriciteit geleverd om de katalysator te activeren en de omzetting van CO2 in synthesegas op gang te brengen", legt Junior Group Leader Dogukan Apaydin uit, die verantwoordelijk is voor CO2-conversiemethoden in de onderzoeksgroep doet onderzoek.

MOCHA's als probleemoplossers

MOCHA's vormen een materiaalklasse die bijna 20 jaar geleden is ontwikkeld, maar nog geen toepassing heeft gevonden. De organisch-anorganische hybride materialen hebben daarom de laatste jaren alleen maar aan populariteit gewonnen. De TU-onderzoekers zagen de potentie van MOCHA's als katalysator en experimenteerden er voor het eerst mee. Ze stuitten echter op een aantal problemen: eerdere synthesemethoden produceerden slechts kleine hoeveelheden product en vergden veel tijd. "Met behulp van onze synthesemethode konden we de hoeveelheid product aanzienlijk verhogen en de duur verkorten van 72 tot vijf uur", legt Apaydin het nieuwe productieproces voor MOCHA's uit.

Eerste tests toonden aan dat de katalytische prestatie van MOCHA's bij de productie van synthesegas uit CO2 vergelijkbaar is met de tot nu toe gevestigde katalysatoren. Bovendien hebben ze veel minder energie nodig, omdat de hele reactie bij kamertemperatuur kan worden uitgevoerd. Bovendien hebben MOCHA's bewezen extreem stabiel te zijn. Ze kunnen in verschillende oplosmiddelen, bij verschillende temperaturen of onder verschillende pH-omstandigheden worden gebruikt en behouden hun vorm zelfs na katalyse.

Toch zijn er enkele parameters die het team rond Dogukan Apaydin en promovenda Hannah Rabl nog aan het onderzoeken zijn. Het meerdere keren gebruiken van dezelfde elektroden om energie in de vorm van stroom te leveren, laat een lichte prestatiedaling zien. Hoe de verbinding tussen MOCHA's en elektroden verder kan worden verbeterd om deze prestatiedaling te voorkomen, wordt nu in langetermijnexperimenten onderzocht. "We bevinden ons nog in een beginstadium van toepassing", benadrukt Dogukan Apaydin. “Ik vergelijk dit graag met zonnesystemen, die 30 jaar geleden veel complexer en duurder waren om te produceren dan nu. Met de juiste infrastructuur en politieke wil kunnen MOCHA's in de toekomst echter ook op grote schaal worden gebruikt bij de omzetting van CO2 in synthesegas en zo hun bijdrage leveren aan de bescherming van het klimaat", weet Apaydin zeker.

Geschreven door Keuze

Option is een idealistisch, volledig onafhankelijk en wereldwijd social media platform over duurzaamheid en het maatschappelijk middenveld, opgericht in 2014 door Helmut Melzer. Samen laten we op alle gebieden positieve alternatieven zien en ondersteunen we zinvolle innovaties en toekomstgerichte ideeën - constructief-kritisch, optimistisch, nuchter. De optiegemeenschap is uitsluitend gewijd aan relevant nieuws en documenteert de aanzienlijke vooruitgang die onze samenleving heeft geboekt.

Laat een bericht achter