211service.com
Kooldioxide omzetten in brandstof
Kan geconcentreerde zonne-energie worden gebruikt om de verbranding om te keren en koolstofdioxide weer om te zetten in benzine? Dat is waar wetenschappers bij Sandia Nationale Laboratoria , in Albuquerque, NM, proberen erachter te komen door een nieuwe reactor te bouwen die koolstofdioxide chemisch opnieuw kan activeren.
Zonnekracht: De laatste hand wordt gelegd aan een gigantische zonnecollector, die onderzoekers van Sandia National Laboratories zullen gebruiken om een nieuwe reactor aan te drijven die koolmonoxide kan produceren uit kooldioxide. Het koolmonoxide kan vervolgens worden gebruikt bij de vervaardiging van vloeibare brandstoffen.
Het apparaat gebruikt een tweetraps thermochemische reactie om kooldioxide af te breken om koolmonoxide te produceren, zegt Nathan Siegel, een senior lid van de technische staf van Sandia's Solar Technologies Department en een van de onderzoekers die de technologie ontwikkelen. Kooldioxide is een verbrandingsproduct, dus wat we doen is de verbranding omkeren, zegt hij. Het koolmonoxide kan dan gemakkelijk worden gebruikt om een reeks verschillende brandstoffen te produceren, waaronder waterstof, methanol en benzine, met behulp van conventionele technologieën.
In de Sandia-reactor, uitgevonden door Sandia-onderzoeker Rich Diver, bevindt zich een ring van kobalt-ferriet keramisch materiaal, dat in wezen bestaat uit ijzeroxide en kobalt. Een parabolische zonneconcentrator richt zonlicht op het keramische materiaal, verwarmt het tot ongeveer 1.500 °C en zorgt ervoor dat het zuurstof afgeeft.
Terwijl de ring continu draait, gaat het gereduceerde materiaal naar een tweede, aparte kamer die kooldioxide bevat. Nadat het zijn zuurstof heeft opgegeven, reageert het keramiek met het koolstofdioxide, waardoor zuurstofatomen worden gestolen. Het resultaat is de productie van koolmonoxide. Het proces is continu, zodat het geoxideerde keramiek weer teruggaat naar de zonnekamer waar het weer wordt gereduceerd. Het werkt met kooldioxide om koolmonoxide te maken of met water om waterstof te maken, zegt Siegel.
Dat is tenminste de theorie. De Sandia-groep heeft 'proof of principle'-demonstraties van verschillende stadia van het apparaat uitgevoerd, maar moet nog aantonen dat ze allemaal samenwerken. Het team bouwt een prototype dat tegen het late voorjaar klaar zal zijn om getest te worden. Het is voor 95 procent gebouwd, zegt Siegel.
Het kobalt-ferriet keramiek is oorspronkelijk ontwikkeld in Japan en is eenvoudig te produceren. Om het effect te maximaliseren, is het materiaal geconstrueerd in een matrix van kriskras door elkaar lopende staven met een diameter van één millimeter. Dit heeft tot gevolg dat er een groot oppervlak ontstaat waarmee met het kooldioxide kan worden gereageerd.
De onderzoekers verwachten in juni volgend jaar de prestaties van de reactor in kaart te hebben, en als het zo goed gaat als ze verwachten, zou er binnen vijf jaar een praktische versie beschikbaar kunnen zijn.
Op dit moment zijn we aan het kijken om koolstofdioxide uit industriële bronnen te halen, zegt Siegel. Het echte potentieel is echter om de uitstoot van kooldioxide op te vangen en opnieuw te gebruiken als brandstof. We kijken ook naar manieren om koolstofdioxide uit de lucht te halen, zegt hij. Hierdoor zou de reactor overal kunnen worden gemonteerd, het atmosferische broeikasgas opzuigend en omgezet in brandstof. Siegel benadrukt echter dat dit in een veel vroeger ontwikkelingsstadium is.
Ondanks het enorme potentieel is er momenteel heel weinig onderzoek naar het vinden van manieren om zonne-energie te benutten om koolmonoxide te produceren uit kooldioxide, zegt Siegel. Maar zulke technologie pakt direct twee problemen aan: koolstofdioxide nuttig gebruiken en een manier vinden om het beste te maken van de sporadische aard van zonne-energie. Het biedt een manier om deze zonne-energie op te slaan en te gebruiken wanneer je maar wilt, zegt hij.
Het is uitstekend werk en in principe wetenschappelijk best mogelijk, zegt Christian Sattler , van het Instituut voor Technische Thermodynamica van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum in Keulen. De vraag is: met welk rendement? hij zegt. Hoeveel energie kost het om deze reductie door te voeren? Wellicht is het efficiënter om de zonne-energie in te zetten voor directe stroomopwekking.