Van koolstofdioxide uit de lucht kun je met zonne-energie goedkope doch uiterst nuttige koolstofnanovezels voor lichtgewicht materialen maken. Dat onthulde onderzoeker Stuart Licht (George Washington University) tijdens het herfstcongres van de American Chemical Society in Boston.

Waarbij Licht, een naar de VS geëmigreerde Israëli die al dertig jaar werkt aan alternatieve zonnecollectoren, weer eens de claim herhaalde dat je binnen tien jaar de atmosfeer van vóór de industriële revolutie kunt terughebben als je eentiende van de Sahara vol zet met zijn bedenksels.

In Nano Letters legde Licht vorige maand al uit dat hij die CO₂ oplost en vervolgens splitst in een elektrolytische cel, gevuld met gesmolten lithiumcarbonaat met een temperatuur van 750 graden Celsius. De gevormde atomaire koolstof heeft dan de neiging neer te slaan op de kathode, die is gemaakt van verzinkt staal.

Dat er dan nanovezels (‘diamonds from the sky’, volgens Licht) ontstaan in plaats van een amorfe koolstofmassa, lijkt te komen door gebruik van een nikkelanode. Door corrosie komen daar nikkelionen uit vrij die eveneens op de kathode landen, en daar als kiem dienen voor de vezels. Het werkt dan ook alleen als je de elektrolyse start met een heel lage stroomsterkte, die je pas serieus opvoert als het nikkel de tijd heeft gekregen om de oversteek te maken.

Het is een afgeleide van het zogeheten STEP-proces, dat Licht vier jaar geleden presenteerde in Advanced Materials. STEP staat voor solar thermal electrochemical production. Het idee is dat je achter je zonnepaneel een warmtewisselaar zet, die wordt verhit door het deel van het spectrum dat ongebruikt dat paneel passeert. Met de geoogste warmte stook je je elektrolysecel op. De energieniveaus binnen je reactanten verschuiven als functie van de temperatuur, en met een beetje geluk heb je hierdoor een veel lager potentiaalverschil nodig om je reactie te laten verlopen. Voorbeelden zijn de chloorproductie uit metaalchlorides, de productie van aluminium uit Al₂O₃, het splitsen van water, en dus ook het splitsen van CO₂ in C en O₂.

Dat laatste werd door Licht in eerste instantie gepropageerd als basis voor een ‘carbon molten air battery’, waarbij het splitsen de laadprocedure is en je bij ontladen je CO₂ weer terugkrijgt. Dat van die nanovezels heeft hij daarbij waarschijnlijk toevallig ontdekt.

Licht heeft berekend dat zijn vezels per ton maar $1.000 aan elektrische energie kosten. De marktwaarde ligt zeker honderd keer hoger, al komt dát vooral omdat ze schaars zijn… vanwege de hoeveelheid energie die het nu nog kost om ze te maken.

Voor de liefhebbers is op Lichts website een gratis pdf met drukproeven van het hele vervolgverhaal te vinden.

bron: American Chemical Society