Chem presenteert organische moleculen die de verwijdering van koolstofdioxide uit rookgassen een stuk energiezuiniger kunnen maken. Vooral omdat ze zich bij een relatief lage temperatuur laten regenereren, schrijven Radu Custelcean en collega’s van Oak Ridge National Laboratory.

Het gaat om glyoxaal-bis-iminoguanidine (GBIG), een verbinding die al in 1898 voor het eerst is gesynthetiseerd. Sindsdien werd ze min of meer vergeten, tot iemand een paar jaar geleden ontdekte dat GBIG (dat prima oplost in water) en aanverwante verbindingen reageren met zuurstofhoudende anionen zoals sulfaat en nitraat. Er ontstaan dan kristallijne zouten die in water vrijwel onoplosbaar zijn. Met de combinatie van 2,6-pyridine-bis-iminoguanidine (PyBIG) en CO2 bleek het ook te lukken. Maar in de literatuur is nergens te vinden dat iemand het ooit heeft geprobeerd met CO2 en het eenvoudigere en goedkopere GBIG.

Dat werkt dus ook. Het komt er op neer dat GBIG met water reageert tot GBIGH2+ + 2 OH-. In combinatie met CO2 vormt dat laatste HCO3-, en de combinatie van HCO3- en GBIGH2+ lost bij kamertemperatuur erg slecht op in water. Oom precies te zijn krijg je GBIGH2(HCO3)2(H2O)2-kristallen, opgebouwd uit HCO3--dimeren die door GBIGH2+ worden omringd, waarbij H2O de verbinding tussen de verschillende lagen vormt - talrijke waterstofbruggen houden de constructie bij elkaar. De oplosbaarheid van CO2 in de oplossing wordt hierdoor zo laag dat gasvormig CO2 als het ware de vloeistof wordt ingezogen totdat alle aanwezige GBIG is uitgekristalliseerd.

Nadat je de kristallen uit het water hebt gefilterd, is verwarming tot 120 °C ruim voldoende om ze weer uit elkaar te laten vallen. De CO2 kun je daarbij in zuivere vorm opvangen voor opslag en hergebruik. De auteurs schatten dat die regeneratie 151.5 kJ/mol CO2 kost, 24 % minder dan bij het populaire CO2-absorptiemiddel monoethanolamine (MEA). In werkelijkheid is de energiebesparing echter veel groter omdat MEA gedurende het hele proces in oplossing blijft en je dus ook grote hoeveelheden water beurtelings moet verhitten en weer laten afkoelen.

Volgens de auteurs is GBIG stabiel genoeg om het lang te kunnen uithouden. In het lab bleek de CO2-absorptiecapaciteit na tien cycli met slechts 3 % te zijn teruggelopen. De volgende vraag is of het op industriële schaal ook zo goed werkt, maar het lijkt alleszins de moeite om een poging te wagen.

bron: Cell Press

Onderwerpen