Gedoopte koolstof katalyseert de reductie van koolstofdioxide tot koolstofmonoxide. Voorlopig alleen in een reageerbuisje maar op termijn kan het uitgroeien tot een commercieel aantrekkelijk brandstofproductieproces, schrijven Amin Salehi-Khojin en collega’s van de University of Illinois at Chicago in Nature Communications.

Het idee is dan dat je de gevormde CO combineert met waterstof die je tegelijk produceert in een andere reactor, bijvoorbeeld door water te splitsen met behulp van zonlicht. Het omzetten van dat syngasmengsel in langere koolwaterstofketens, via een Fischer-Tropschproces, is daarna routinewerk.

Het onderzoek borduurt voort op Salehi-Khojins eerdere idee dat de elektrochemische reductie van CO₂ in wezen een tweestapsproces is (over die hypothese zijn de meningen overigens verdeeld), en dat het dus niet zo’n goed idee is om alles met één katalysator te willen doen. Hij bedacht dus een systeem met twéé katalysatoren. De eerste stap laat hij doen door een ionische vloeistof met 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMIM) als kation dat CO₂ complexeert.

Voor de eigenlijke reductie van dat gecomplexeerde CO₂ gebruikte hij in eerste instantie zilver. Dat is echter schaars en duur. Vandaar het idee om het ook eens te proberen met ‘gedoopte’ koolstof met hier en daar een stikstofkern. Die koolstof creëerde hij door de stikstofhoudende kunststof polyacrylonitril te verkolen: in de resulterende nanovezels wordt dan vanzelf wat stikstof ingebouwd.

Het idee was eigenlijk dat die stikstofkernen het eigenlijke werk zouden doen; bij vergelijkbare katalysatormaterialen zie je dat in elk geval vrijwel altijd gebeuren. Maar tot verbazing van de onderzoekers blijkt in dit geval niet de stikstof katalytisch actief te zijn maar een koolstofkern die er vlak naast zit. En die activiteit is dusdanig dat de combinatie met de ionische vloeistof beter presteert dan dat zilver.

Dat niet de stikstof maar de koolstof verantwoordelijk is, is volgens de onderzoekers goed nieuws. Het betekent namelijk dat je vrijuit met allerlei koolstofnanostructuren kunt experimenteren, zolang je er maar ergens een beetje stikstof in weet te frotten.

Te denken valt bijvoorbeeld aan gemodificeerd grafeen. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

bron: University of Illinois at Chicago