211service.com
Materialen kunnen CO2 opvangen en nuttig maken
Hoewel er is vooruitgang geboekt bij het beperken van de CO2-uitstoot in sommige landen, met name in Europa en Noord-Amerika, is het duidelijk dat het steeds belangrijker wordt om manieren te vinden om kooldioxide uit schoorstenen of uit de atmosfeer af te vangen. Beschikbare systemen verhogen de kosten van elektriciteit van centrales die met de technologie zijn uitgerust dramatisch. En wat te doen met al die koolstofdioxide nadat het is afgescheiden, blijft problematisch.
De ingewikkelde, zeer poreuze structuur van covalente organische raamwerken maakt ze bij uitstek geschikt voor het opvangen van koolstofdioxide.
Nu heeft een team van wetenschappers van het Lawrence Berkeley National Laboratory en de University of California, Berkeley, bedacht een methode die gebruikmaakt van superporeuze moleculaire structuren die bekend staan als covalente organische kaders , met katalysatoren om de kooldioxide om te zetten in koolmonoxide, dat kan worden gebruikt bij het maken van een reeks materialen, waaronder brandstoffen, kunststoffen en zelfs farmaceutische producten.
De nieuwe materialen, zegt Chris Chang, een chemicus bij de Chemical Sciences Division van Berkeley Lab en een van de co-leiders van het onderzoeksteam, zijn gebaseerd op een zeer stabiele, poreuze structuur die is versierd met al deze katalysatoren. Hoewel het onderzoek in een vroeg stadium is en nog lang niet klaar om op te schalen naar het niveau van energiecentrales, is het een belangrijke stap in de richting van het vinden van praktische manieren om koolstofdioxide op te nemen en te gebruiken in zowel afvalstromen als de lucht.
Door de raamwerken in te bedden met chemische katalysatoren, kunnen ze kooldioxide omzetten in koolmonoxide, dat kan worden gebruikt als uitgangsmateriaal voor nuttige chemicaliën.
Voor het eerst ontwikkeld in het midden van de jaren 2000 door Omar Yaghi , nu hoogleraar scheikunde aan UC Berkeley en mededirecteur van de Kavli Energy NanoSciences Institute , zijn covalente organische raamwerken ingewikkelde, zeer poreuze kristallen die een scala aan potentiële toepassingen hebben in gasopslag, fotonica en verschillende chemische processen. Ze zijn vooral waardevol als koolstofafvangmaterialen omdat ze werken in de aanwezigheid van water, wat betekent dat u de giftige organische oplosmiddelen die bij andere vormen van koolstofafvanging worden gebruikt, kunt elimineren; je lost niet langer het ene probleem op en creëert een ander, zoals Yaghi het stelt.
Het vastleggen van de koolstof is de helft van de oplossing; het omzetten in bruikbare materialen is de tweede helft. De uitdaging is altijd geweest: kun je het omzetten in een uitgangsmateriaal dat kan worden gebruikt als grondstof voor nuttige chemicaliën? zegt Yagi. Dit werk is de eerste stap naar die uitdaging.
Het werk aan koolstofafvang uit de afvalstromen van elektriciteitscentrales is de afgelopen jaren tot stilstand gekomen (zie What Carbon Capture Can’t Do). De huidige benaderingen concentreren zich op afvang na de verbranding, waarbij doorgaans oplosmiddelen op aminebasis worden gebruikt; voorverbrandingsmethoden, zoals het vergassen van steenkool voordat deze wordt verbrand; en oxy-verbranding, die steenkool verbrandt in zuivere zuurstof in plaats van lucht. Ze zijn allemaal effectief, maar ze zijn duur en inefficiënt. En geen enkele zal werken om koolstof uit de atmosfeer te verwijderen (zie Kan CO2 uit de atmosfeer zuigen echt werken? ).
Werken aan nieuwe technieken, zoals het onderzoek van Yaghi en Chang en hun team, zou nieuwe wegen kunnen openen om koolstofafvang mogelijk te maken. Een beperking is dat de katalyse energie vereist: het systeem voor het opvangen en omzetten van koolstofdioxide zou dus zelf elektriciteit verbruiken. Chang zegt dat een van de doelen is om apparaten voor koolstofafvang en -conversie te koppelen aan zonnepanelen.
Het selectief vastleggen van koolstof is een enorme uitdaging, zegt Yaghi. En het omzetten in een bruikbaar materiaal draagt daar nog aan bij. Vijf jaar geleden hadden we niet kunnen zeggen dat we het konden. Nu zou ik niet zeggen dat we het hebben opgelost, maar we zijn nu in een positie om te zeggen dat dit haalbaar is.