Vlaamse en Nederlandse onderzoekers denken nanoporeuze materialen te kunnen vinden die koolstofdioxide afvangen uit hete rookgassen, en ze bij lagere temperatuur weer afstaan. Dat zou het energieverbruik van CO2-opvang drastisch reduceren, opperden ze onlangs in Energy & Environmental Science.

Meestal werkt het bij zulke adsorptieprocessen net omgekeerd: je adsorbeert je gas bij lage temperatuur en laat het weer vrij komen bij een hogere. Energetisch gezien is dat zo ongunstig als maar kan wanneer je uit hete gassen CO₂ wilt afscheiden om het koud in de grond te stoppen.

Veronique Van Speybroeck, van het Centrum voor Moleculaire Modellering van de Universiteit Gent, en Berend Smit, een Amsterdammer die al jaren hoogleraar is in Californië, willen dit op zijn kop zetten door gebruik te maken van de neiging van nanoporeuze zeolieten om naast CO₂ ook H₂O te adsorberen. Tot nu toe vond men dat gebrek aan selectiviteit alleen maar vervelend.

De verhouding tussen CO₂- en H₂O-adsorptie is een entropiegedreven, temperatuurafhankelijk effect. De kunst is dus om een materiaal te vinden dat bij hoge temperatuur vooral CO₂ adsorbeert en bij lage vooral H₂O, waarbij die twee moleculen elkaar verdringen als het zo uitkomt. Zo’n stof kun je dus simpelweg regenereren door hem onder te dompelen in vloeibaar water en de vrijkomende CO₂-bellen op te vangen. Na afloop hang je hem terug in de schoorsteen waarna de hete CO₂ het water er weer uit verdrijft.

In hun publicatie werken Van Speybroeck en Smit de theoretische achtergronden uit van wat ze HALD noemen (high-temperature adsorption & low-temperature desorption). Ze rekenen voor wat de voorwaarden zijn waaraan zo’n adsorptiemateriaal moet voldoen, en laten aan de hand van computersimulaties zien dat het echt zou kunnen werken. Tot slot presenteren ze een zoekalgoritme waarmee je de database van de International Zeolite Association kunt doorzoeken om zeolietstructuren te vinden die op papier aan de criteria voldoen en ook nog efficiënt CO₂ van de N₂ in de rookgassen scheiden.

Het probleem met zeolieten is dat er miljoenen theoretische vormen van bekend zijn waarvan er nog maar een paar honderd daadwerkelijk zijn gesynthetiseerd, dus waarschijnlijk zal de experimentele bevestiging van de theorie nog even op zich laten wachten.

bron: UGent