Onderzoekers willen grote ‘zonnepanelen’ maken die CO2 absorberen en omzetten in brandstoffen en chemicaliën.

Op dit moment zit er door toedoen van de mens ontzettend veel CO2 in de atmosfeer. En door deze hoge concentratie broeikasgassen warmt onze planeet in rap tempo op. Landen doen op dit moment hun best om de uitstoot te beperken en terug te dringen. Zo is het de bedoeling dat de koolstofemissies tegen 2030 met zo’n dertig procent zijn verminderd. Toch werpen deze inspanningen op dit moment nog niet helemaal hun vruchten af. En daarom zijn nieuwe manieren en methodes om toch CO2 uit de atmosfeer te verwijderen, hard nodig.

Afvangen
Een manier om dat te doen is om koolstof af te vangen. Technologieën hiervoor zijn al meer dan tien jaar in omloop. Hierbij wordt koolstof in diepe, ondergrondse kamers opgesloten. En dat is natuurlijk niet ideaal. “Koolstofconversie kan een goed alternatief zijn,” betoogt onderzoeker Jun Hang. “Hiermee kunnen we bijvoorbeeld methanol genereren; een nuttige stof voor de productie van brandstoffen en chemicaliën.”


CO2-concentratie

De hoeveelheid CO2 in onze atmosfeer is momenteel torenhoog. Sterker nog, de CO2-concentratie in de atmosfeer is in de afgelopen drie miljoen jaar nog nooit zo hoog geweest. De gemiddelde wereldwijde temperatuur heeft in de afgelopen drie miljoen jaar nog nooit het pre-industriële niveau met meer dan 2 graden Celsius overschreden. Maar als we niets doen om de klimaatverandering een halt toe te roepen, gaat dit binnen vijftig jaar wel gebeuren.

Fotosynthese-methode
In een nieuwe studie hebben onderzoekers een nieuwe afvangmethode voor koolstof ontwikkeld. En deze gaat een stap verder dan alleen de opslag van het broeikasgas in ondergrondse kamers. Het team wil namelijk CO2 vangen en vervolgens omzetten in grondstoffen die vervolgens weer gebruikt kunnen worden om brandstoffen en chemicaliën te maken. Voor dit proces hebben de onderzoekers zich laten inspireren door bladeren. “Door inspiratie te putten uit bladeren en planten hebben we een kunstmatige ‘fotosynthese-methode’ ontwikkeld,” aldus Huang.

Hoe werkt het?
Het klinkt veelbelovend. Maar hoe werkt het precies? “Om fotosynthese te simuleren, hebben we microplaten van koolstof gebouwd,” legt Huang uit. Deze platen bevatten kleine ‘poriën’ die CO2 en water absorberen. “Zodra koolstofdioxide en water zijn opgenomen, vindt er een chemisch proces plaats dat beide verbindingen combineert en ze omzet in koolwaterstof; een organische verbinding die kan worden gebruikt voor het ontwikkelen van brandstoffen, farmaceutische producten, landbouwchemicaliën en kleding.”


Jun Huang heeft kleine plaatjes ontwikkeld (afgebeeld in zijn hand) die CO2 opvangen en omzetten. Afbeelding: Luisa Low / Universiteit van Sydney

Panelen
Hoewel de onderzoekers in de studie kleine microplaten ontwikkelden, is het de bedoeling dat hun technologie in de toekomst zal worden opgeschaald. “Onze CO2-absorberende platen zijn misschien klein, maar ons doel is om nu grote panelen te maken,” zegt Huang “Deze zijn vergelijkbaar met zonnepanelen die door de industrie kunnen worden gebruikt om grote hoeveelheden CO2 te absorberen en om te zetten.” De onderzoekers willen in de volgende fase van de studie zoeken naar manieren om hun kleine microplaten op te schalen. “We zullen ons nu richten op een grootschalige katalysator en een reactor ontwerpen waarmee we de conversie kunnen doen.”

De studie staat niet geheel op zichzelf. Zo zijn meer wetenschappers op dit moment op zoek naar manieren om CO2 en andere broeikasgassen om te zetten in in een commercieel gezien nuttige samenstelling. Nog niet zo lang geleden presenteerden onderzoekers bijvoorbeeld een manier om CO2 om te zetten in het geurloze gas koolmonoxide; een essentieel ingrediënt voor alle synthetische brand- en kunststoffen. Ook lukte het een ander team om gemanipuleerde bacteriën te ontwikkelen die bijzonder effectief broeikasgassen kunnen omzetten in chemische verbindingen. Deze kunnen vervolgens weer gebruikt kunnen worden voor een eindeloze reeks commerciële en industriële producten. Het is goed nieuws voor ons klimaat. Want al deze technieken hebben de potentie om de concentratie atmosferische CO2 terug te dringen en het huidige klimaatprobleem aan te pakken.