Australische wetenschappers hebben de weg vrijgemaakt voor koolstofneutrale brandstof met de ontwikkeling van een nieuwe efficiënte katalysator die koolstofdioxide (CO2) uit de lucht omzet in synthetisch aardgas in een 'schoon' proces met behulp van zonne-energie.

Uitgevoerd door de Universiteit van Adelaide in samenwerking met CSIRO, het onderzoek zou een proces levensvatbaar kunnen maken met een enorm potentieel om fossiele brandstoffen te vervangen en bestaande koolstofgebaseerde brandstoftechnologieën te blijven gebruiken zonder de atmosferische CO2 te verhogen.

De katalysator die de onderzoekers hebben ontwikkeld, stimuleert effectief het proces van het combineren van CO2 met waterstof om methaan (het hoofdbestanddeel van het fossiele brandstofgas) en water te produceren. Momenteel, aardgas is een van de belangrijkste brandstoffen voor industriële activiteiten.

"Koolstof uit de lucht halen en gebruiken voor industriële processen is een strategie om de CO2-uitstoot te beheersen en de behoefte aan fossiele brandstoffen te verminderen. " zegt de University of Adelaide PhD-kandidaat Renata Lippi, eerste auteur van het onderzoek dat online werd gepubliceerd voordat het gedrukt werd in de Journal of Materials Chemistry A .

"Maar om dit economisch levensvatbaar te maken, we hebben een energie-efficiënt proces nodig dat CO2 als koolstofbron gebruikt.

“Onderzoek heeft uitgewezen dat de waterstof efficiënt kan worden geproduceerd met zonne-energie. Maar het combineren van waterstof met CO2 om methaan te produceren is een veiligere optie dan waterstof direct als energiebron te gebruiken en maakt gebruik van bestaande aardgasinfrastructuur mogelijk.

"Het belangrijkste knelpunt, echter, is de katalysator - een verbinding die nodig is om de reactie aan te sturen, omdat CO2 meestal een zeer inerte of niet-reactieve chemische stof is."

De katalysator werd gesynthetiseerd met behulp van poreuze kristallen, metaal-organische raamwerken genaamd, die een nauwkeurige ruimtelijke controle van de chemische elementen mogelijk maken.

"Het proces voor het ontdekken van katalysatoren omvatte de synthese en screening van meer dan honderd materialen. Met de hulp van CSIRO's snelle testfaciliteit voor katalysatoren waren we in staat om ze allemaal snel te testen, waardoor de ontdekking in een veel kortere tijd kon worden gedaan, " zei dr. Danielle Kennedy, AIM Future Science Platform Director bij CSIRO. "We hopen door te gaan met de samenwerking met de Universiteit van Adelaide om duurzame energie en waterstof toe te passen in de chemische productie door de Australische industrie."

Bij andere katalysatoren waren er problemen rond een slechte CO2-omzetting, ongewenste koolmonoxideproductie, katalysator stabiliteit, lage methaanproductiesnelheden en hoge reactietemperaturen.

Deze nieuwe katalysator produceert op efficiënte wijze bijna zuiver methaan uit CO2. De productie van koolmonoxide is geminimaliseerd en de stabiliteit is hoog bij zowel continue reactie gedurende meerdere dagen als na uitschakeling en blootstelling aan lucht. belangrijk, slechts een kleine hoeveelheid van de katalysator is nodig voor een hoge productie van methaan, wat de economische levensvatbaarheid verhoogt. De katalysator werkt ook bij milde temperaturen en lage drukken, thermische zonne-energie mogelijk te maken.

"Wat we hebben geproduceerd is een zeer actieve, zeer selectieve (productie van bijna puur methaan zonder bijproducten) en stabiele katalysator die zal werken op zonne-energie, " zegt projectleider professor Christian Doonan, Directeur van het Universitair Centrum voor Geavanceerde Nanomaterialen. "Dit maakt CO2-neutrale brandstof uit CO2 een haalbare optie."