Dit directe luchtopvangsysteem kan koolstofdioxide uit de lucht halen voor later hergebruik, maar het kost veel energie
Orjan Ellingvag/Alamy
Lichtgevoelige moleculen, fotozuren genaamd, zouden het proces van het verwijderen van koolstofdioxide uit de atmosfeer energie-efficiënter kunnen maken. Onderzoekers bedenken nu manieren om fotozuren praktischer in gebruik te maken.
Dit zou vooral waardevol kunnen zijn voor directe luchtopvangsystemen (DAC), waarbij lucht over koolstofvangende materialen wordt geblazen die sorptiemiddelen worden genoemd. Bestaande systemen vereisen een grote hoeveelheid energie om zuivere CO2 uit sorptiemiddelen te scheiden om deze elders op te slaan of te gebruiken. Dit vormt een groot obstakel voor het gebruik van DAC’s om jaarlijks miljarden tonnen CO2 uit de atmosfeer te verwijderen. “Die stap botst tegen een muur”, zegt Anna de Vries van de ETH in Zürich, Zwitserland. “Elk bedrijf voor directe luchtafvang heeft het moeilijk en probeert het meest efficiënte proces te maken.”
Het toevoegen van fotozuren aan de sorptiemiddelen zou kunnen helpen. Bij belichting verandert elk fotozuurmolecuul van vorm en komt er een proton vrij, waardoor de oplossing zuurder wordt. Bij deze “pH-schommeling” komt CO2 vrij uit het sorptiemiddel/fotozuurmengsel. Wanneer de lichten weer worden uitgeschakeld, keren de fotozuren (en de pH van de oplossing) terug, waardoor het sorptiemiddel de CO2 opnieuw kan absorberen. Vervolgens kan de cyclus worden herhaald.
Normaal gesproken wordt warmte of druk gebruikt om de CO2 vrij te maken, maar het gebruik van zonlicht of lampen kan de energie die nodig is voor deze stap verminderen, zegt de Vries, die ernaar streeft de energiebehoefte van de DAC te halveren. Fotozuren zijn echter vaak onstabiel en slecht oplosbaar in water, wat de efficiëntie waarmee ze CO2 kunnen vrijgeven beperkt.
De Vries en haar collega’s voegden verschillende oplosmiddelen toe aan de fotozuuroplossing en vonden een mengsel dat de fotozuren beter oplosbaar maakte en hun levensduur verlengde van slechts een paar uur tot bijna een maand.
In een andere benadering vonden Uvinduni Premadasa van het Oak Ridge National Laboratory in Tennessee en haar collega’s een ander fotozuur dat zijn reactie op licht langer kan behouden en meer zuur kan produceren, waardoor het efficiënter CO2 uit de oplossing kan vrijmaken.
Greg Mutch van de Universiteit van Newcastle in Groot-Brittannië zegt dat dit “elegante en innovatieve” oplossingen zijn. Hij zegt echter dat een opgeschaald systeem met uitdagingen te maken kan krijgen, bijvoorbeeld het verlies van oplosmiddel door verdamping in de lucht.
Terwijl deze onderzoekers zich concentreerden op het afvangen van CO2 uit de atmosfeer, zou de eerste grootschalige test voor fotozuren in water kunnen plaatsvinden. Een start-up genaamd Banyu Carbon in de staat Washington gebruikt fotozuren om CO2 uit zeewater te scheiden, met plannen om een systeem te installeren dat in 2024 één ton CO2 per jaar kan verwijderen.
In dit systeem worden fotozuren blootgesteld aan licht en de resulterende zuurgraad wordt tijdelijk overgebracht naar zeewater, waardoor het water CO2 vrijgeeft dat uit de atmosfeer is geabsorbeerd. Alex Gagnon, medeoprichter van het bedrijf, zegt dat dit de energie vermindert die nodig is om CO2 te extraheren en de noodzaak om ventilatoren aan te drijven elimineert.
Onderwerpen: