Er moeten zeolieten bestaan die het huidige energieverbruik van grootschalige CO2-opvang met 30 tot 40 procent kunnen verlagen. Dat valt op te maken uit een screening van een bibliotheek van theoretisch mogelijke adsorptiematerialen, schrijft Berkeley-hoogleraar Berend Smit op de website van Nature Materials.

Het slechte nieuws is dat al die materialen voorlopig theoretisch zijn en dat je nog maar moet afwachten of je ze kunt synthetiseren.

Die opvang denkt men nu nog voor elkaar te krijgen door de rookgassen te laten reageren met oplossingen van diverse amines in water. De CO₂ wordt dan gebonden in de vorm van carbamaten. Het voordeel hiervan is dat het technisch gezien goed te doen is. Het nadeel is dat het veel energie kost om CO₂ en amines achteraf weer uit elkaar te halen zodat je het zuivere broeikasgas ondergronds kunt opslaan. Bij kolengestookte elektriciteitscentrales gaat er al snel 30 procent van de energieproductie aan op.

Het ligt voor de hand dat er oplossingen te vinden zijn die minder energie kosten. Bijvoorbeeld adsorptie in zeolieten of andere poreuze materialen. Probleem is alleen dat er in theorie enkele miljoenen van die structuren zijn te synthetiseren, maar dat er nog maar een paar honderd in de praktijk zijn uitgeprobeerd - en daar zat niets bij dat geschikt was.

Een complicatie is volgens Smit dat de publicaties, waarin zulke zeolieten opduiken, moeilijk onderling zijn te vergelijken. Er is immers geen standaardmethode om zeolieten uit te testen, dus elke onderzoeker doet wat anders.

Systematisch alle mogelijkheden op zeolietgebied uitproberen zou iets te veel tijd kosten. Vandaar dat Smits vakgroep een computeralgoritme heeft onwikkeld dat theoretisch de eigenschappen van zo’n zeoliet voorspelt en daaruit afleidt hoe goed de gegeven structuur zal presteren in een CO₂-afvangproces.

Dankzij een paar slimme vereenvoudigingen is he algoritme snel genoeg om binnen aanvaardbare tijd een database met honderdduizenden verschillende zeolietmogelijkheden door te rekenen. En omdat ze allemaal virtueel in dezelfde virtuele gaswasser worden gegoten, zijn de resultaten dit keer wèl vergelijkbaar.

De eerste indruk is dus dat er tientallen structuren moeten bestaan die je in een ‘pressure swing adsorpion’-kolom kunt stoppen met rookgassen die 14 procent CO₂ en 86 procent N₂ bevatten, die de meeste CO₂ adsorberen maar de N₂ niet, die zich dan weer redelijk gemakkelijk laten regenereren, en die alles bij elkaar 30 tot 40 procent minder ‘parasitaire energie’ opslokken dan de huidige amines.

Iemand anders mag nu proberen ze te synthetiseren.

bron: Nature Materials