Gekatalyseerd CO2-hergebruik draait op zonne-energie

Titaandioxide-nanobuisjes met een vleugje stikstof, koper en platina katalyseren de vorming van methaan uit water en koolstofdioxide, met zichtbaar licht als energiebron. Dat meldt de groep van Craig Grimes (Penn State University) op de website van Nano Letters. De productiesnelheid is nog te laag om commercieel aantrekkelijk te zijn, maar stukken hoger dan bij alle eerdere pogingen.

Dat titaandioxide de methaanvorming katalyseert was al bekend, maar tot nu toe werkte dat alleen onder UV-licht. Door de nanobuisjes tijdens de vorming te ‘dopen’ met stikstofatomen wisten de onderzoekers het werkingsgebied teverschuiven naar het zichtbare gebied.Koper-en platina-nanodeeltjes op het oppervlak blijken de reactie verder te versnellen, al is niet duidelijk waarom precies.

De onderzoekers snappen sowieso niet helemaal wat er in de buisjes gebeurt. Vast staat alleen dat watermoleculen worden gesplitst in waterstof en hydroxideradicalen. Mogelijk wordt de CO₂ omgezet in zuurstof en CO. In feite zou dus synthesegas (H₂ + CO) ontstaan dat vrij gemakkelijk in methaan is om te zetten.

Vast staat dat je methaan krijgt wanneer je een stalen buis vult met CO₂ en waterdamp, de binnenkant bekleedt met een film van TiO₂-nanobuisjes, het uiteinde afsluit met kwartsglas en het geheel op een zomerse dag buiten in de zon zet.

De gemeten productiesnelheid was ongeveer 160 microgram per uur en per gram nanobuisjes. Dat is 20 keer zo veel als bij eerdere experimenten die bovendien met puur UV-licht moesten worden uitgevoerd. Berekeningen wijzen uit dat een vierkante meter nanobuisjesfilm, acht uur zon en een reflector die dat zonlicht een beetje extra concentreert, goed moet zijn voor 500 liter methaan.

Grimes denkt dat er een continuproces van te maken moet zijn wanneer je de nanobuisjes op een gasdoorlatend membraan monteert, zodat je de voorraad CO₂ en water voortdurend kunt aanvullen. Aan het andere uiteinde van de buisjes zou je dan methaan continu moeten aftappen.

Als hij de conversiesnelheid per nanobuisje nog een paar duizend maal hoger weet te maken, bijvoorbeeld door de koperdeeltjes beter te verdelen, en als hij bovendien een geconcentreerde CO₂-stroom uit een kolencentrale mag gebruiken, dan denkt Grimes een commercieel interessant proces in handen te hebben.

bron: naturenews