211service.com
Benzine maken van koolstofdioxide
Chemici hebben aangetoond dat het mogelijk is om met zonne-energie, in combinatie met de juiste katalysator, koolstofdioxide om te zetten in een grondstof voor het maken van een breed scala aan producten, waaronder plastic en benzine.
Zonnesplitser: Een amberkleurige halfgeleider (galliumfosfide) maakt samen met metalen contacten deel uit van een nieuw apparaat dat zonne-energie gebruikt om kooldioxide te splitsen om koolmonoxide te maken.
Onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego (UCSD), hebben onlangs aangetoond dat licht dat wordt geabsorbeerd en omgezet in elektriciteit door een siliciumelektrode, kan helpen een reactie aan te drijven die kooldioxide omzet in koolmonoxide en zuurstof. Koolmonoxide is een waardevolle chemische stof die veel wordt gebruikt om kunststoffen en andere producten te maken, zegt: Clifford Kubiak , hoogleraar scheikunde aan de UCSD. Het is ook een belangrijk ingrediënt in een proces voor het maken van synthetische brandstoffen, waaronder syngas (een mengsel dat grotendeels bestaat uit koolmonoxide en waterstof), methanol en benzine.
Het werk maakt deel uit van een groeiende inspanning om praktische toepassingen te vinden voor kooldioxide, een toonaangevend broeikasgas, zegt Philip Jessop , hoogleraar scheikunde aan de Queen's University, in Ontario, Canada. Het omzetten van kooldioxide in koolmonoxide is moeilijk te doen, wat volgens Jessop het UCSD-werk indrukwekkend en opwindend maakt.
In het begin zal zo'n proces in ieder geval geen significante impact hebben op het verminderen van broeikasgassen in de atmosfeer - dat zou behoorlijk grootschalige operaties vergen, zegt Kubiak. Maar elk chemisch proces dat je kunt ontwikkelen dat CO2 als grondstof gebruikt, in plaats van dat het een eindproduct is, is waarschijnlijk de moeite waard om te doen. Hij voegt eraan toe dat als chemische fabrikanten toch miljoenen ponden aan plastic gaan maken, waarom ze dan niet maken van broeikasgassen in plaats van tonnen broeikasgassen te maken in het proces?
Het systeem kan ook deel uitmaken van een oplossing voor een aanhoudend probleem met zonne-energie. Om zonnepanelen nuttig te laten zijn als de zon niet schijnt, moet de elektriciteit die ze produceren worden opgeslagen. Een mogelijk praktische manier om dat te doen is door de elektrische energie om te zetten in chemische energie. Een populaire benadering is het gebruik van zonnecellen om waterstof te produceren, dat vervolgens in brandstofcellen kan worden gebruikt. Maar waterstofgas is veel moeilijker te transporteren en op te slaan dan vloeibare brandstoffen, zoals benzine, die veel meer energie per volume bevatten dan waterstof. Het UCSD-systeem laat zien dat het mogelijk is om met zonne-energie koolmonoxide te maken dat vervolgens samen met waterstof kan worden omgezet in benzine. Momenteel wordt koolmonoxide gemaakt uit aardgas en steenkool. Maar koolstofdioxide is een aantrekkelijkere grondstof, deels omdat het erg goedkoop is - inderdaad, het is iets dat industriële bedrijven zullen betalen om van hen af te komen, zegt Jessop. Er zijn maar heel weinig chemicaliën die goedkoper zijn dan gratis, en koolstofdioxide is er een van, zegt hij.
In het prototype apparaat gaat zonlicht door kooldioxide opgelost in een oplossing voordat het wordt geabsorbeerd door een halfgeleiderkathode, die fotonen omzet in elektronen. Geholpen door een katalysator reageren de elektronen met kooldioxide om koolmonoxide te vormen bij de elektrode. Aan de anode – een katalysator van platina – wordt water omgezet in zuurstof.
Om een brandstof te maken, kan het koolmonoxide worden gecombineerd met waterstof om syngas te creëren in een bekende technologie genaamd het Fischer-Tropsch-proces, dat op grote schaal is gebruikt om benzine uit steenkool te maken. Met het nieuwe proces voor het maken van syngas kunnen fossiele brandstoffen echter overbodig zijn.
Het systeem - dat Kubiak begon te ontwikkelen als een manier om zuurstof te produceren voor bemande missies naar Mars, die een koolstofdioxide-rijke atmosfeer heeft - is nog steeds een werk in uitvoering. In het eerste prototype werd slechts ongeveer de helft van de energie die nodig was voor de reacties geleverd door de zon, de rest kwam van elektriciteit van buitenaf. Dat komt omdat de onderzoekers besloten het concept te bewijzen met silicium als halfgeleider. Ze werken nu met een galliumfosfide-halfgeleider, die precies de juiste elektronische eigenschappen heeft om met alleen zonlicht de nodige reacties aan te sturen.
In dit vroege stadium - Kubiak zegt dat commerciële systemen over 10 jaar kunnen bestaan - zijn de efficiëntie en rendabiliteit van het maken van brandstoffen op deze manier nog niet bekend. Kubiak zegt dat het waarschijnlijk is dat zijn groep voor grootschalige toepassingen met katalysator gecoate nanodeeltjes zal moeten gebruiken om het oppervlak te vergroten, waardoor reacties worden versneld.