Dit brengt koolstofneutrale brandstoffen een stap dichterbij.

Koolstofdioxide (CO2) komt vrij wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand en komt zo in de atmosfeer terecht. En op dit moment loopt de concentratie CO2 in de atmosfeer hoog op. Wetenschappers zoeken dan ook naar manieren om die CO2 op te vangen en te recyclen. En het is onderzoekers nu gelukt om door middel van een katalysator, CO2 om te zetten in het geurloze gas koolmonoxide; een essentieel ingrediënt voor alle synthetische brand- en kunststoffen.

Katalysator
Tot nu toe maken de meeste katalysatoren gebruik van atomen van edele metalen, zoals goud. Maar de onderzoekers in de nieuwe studie ontwikkelden een katalysator die gebruik maakt van ijzeratomen. “We hebben een Fe-katalysator met één atoom ontwikkeld,” vertelt onderzoeksleider Xile Hu aan Scientias.nl. “Deze katalysator is extreem actief. Momenteel worden dit soort ‘enkel atoom katalysatoren’ veel bestudeerd en we zijn dan ook op het idee gekomen door eerder werk. We hebben een aantal katalysatoren ontwikkeld en deze bleek de beste te zijn.”


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.

Efficiënt
De katalysator blijkt buitengewoon efficiënt. “Op extreem lage stromen bereikt ons proces conversiepercentages van ongeveer 90 procent,” legt Hu uit. “Zo kan de katalysator een stroomdichtheid leveren van ongeveer 100 mA / cm2. Dit betekent dat het op hetzelfde niveau presteert als katalysatoren van edelmetaal.” De onderzoekers kwamen er gaandeweg achter hoe ze op de best mogelijke manier CO2 in CO konden omzetten. “Onze katalysator zet zo’n hoog percentage CO2 om in CO omdat we met succes de ijzeratomen gestabiliseerd hebben,” voegt onderzoeker Jun Gu toe.

Toepassingen
Op dit moment is het werk van de onderzoekers nog in de experimentele fase. Maar de studie maakt de weg vrij voor nieuwe toepassingen. Zo wordt nu het grootste deel van de koolmonoxide die nodig is om synthetische materialen te maken verkregen uit aardolie. Maar het hergebruiken van de koolstofdioxide die wordt geproduceerd bij het verbranden van fossiele brandstoffen, zou helpen kostbare hulpbronnen te behouden en de hoeveelheid CO2 – een belangrijk broeikasgas – in de atmosfeer terug te dringen. “Men kan dergelijke katalysatoren gebruiken om CO te winnen uit CO2 en dat te gebruiken voor synthetische brandstoffen,” oppert Hu. Bovendien is koolmonoxide een geliefd chemisch stofje dat in andere processen gebruikt kan worden. Bijvoorbeeld om elektriciteit of waterstof te vormen.


De ontdekking toont aan dat het mogelijk is om een overvloedige samenstelling zoals CO2 om te zetten in een commercieel gezien nuttige samenstelling. Hoewel de studie veelbelovend klinkt, gaat het waarschijnlijk nog wel even duren voordat we de katalysator daadwerkelijk kunnen gaan gebruiken. “In 5 tot 10 jaar kunnen dergelijke katalysatoren worden gebruikt in de eerste demonstratiesystemen en proefprojecten,” zegt Hu. En als dat positief blijkt uit te pakken, kunnen ze hun waarde gaan bewijzen in de eerste echte toepassingen.