Onderzoekers hebben vloeibare metalen gebruikt om koolstofdioxide weer om te zetten in vaste steenkool, in een wereldprimeur die onze benadering van koolstofafvang en -opslag zou kunnen veranderen.

Het onderzoeksteam onder leiding van RMIT University in Melbourne, Australië, hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die CO2 uit een gas efficiënt kan omzetten in vaste koolstofdeeltjes.

Gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , het onderzoek biedt een alternatieve route om het broeikasgas veilig en duurzaam uit onze atmosfeer te verwijderen.

De huidige technologieën voor het afvangen en opslaan van koolstof zijn gericht op het comprimeren van CO2 in vloeibare vorm, transporteren naar een geschikte plaats en ondergronds injecteren.

Maar de implementatie werd belemmerd door technische uitdagingen, kwesties rond economische levensvatbaarheid en bezorgdheid over het milieu over mogelijke lekken uit de opslaglocaties.

RMIT-onderzoeker Dr. Torben Daeneke zei dat het omzetten van CO2 in een vaste stof een duurzamere aanpak zou kunnen zijn.

"Hoewel we de tijd niet letterlijk kunnen terugdraaien, koolstofdioxide terug omzetten in steenkool en het terug in de grond begraven is een beetje zoals het terugspoelen van de emissieklok, "Daeneke, een DECRA Fellow van de Australische Onderzoeksraad, zei.

"Daten, CO2 wordt pas bij extreem hoge temperaturen omgezet in een vaste stof, waardoor het industrieel onhaalbaar is.

"Door vloeibare metalen als katalysator te gebruiken, we hebben aangetoond dat het mogelijk is om het gas bij kamertemperatuur weer in koolstof om te zetten, in een proces dat efficiënt en schaalbaar is.

"Hoewel er meer onderzoek moet worden gedaan, het is een cruciale eerste stap naar een solide opslag van koolstof."

Hoe de koolstofconversie werkt

Hoofdauteur, Dr. Dorna Esrafilzadeh, een Vice-Chancellor's Research Fellow in RMIT's School of Engineering, ontwikkelde de elektrochemische techniek om atmosferisch CO2 af te vangen en om te zetten in op te slaan vaste koolstof.

Om CO2 om te zetten de onderzoekers ontwierpen een vloeibaar-metaalkatalysator met specifieke oppervlakte-eigenschappen die het uiterst efficiënt maakten in het geleiden van elektriciteit terwijl het het oppervlak chemisch activeerde.

De kooldioxide wordt opgelost in een beker gevuld met een elektrolytvloeistof en een kleine hoeveelheid van het vloeibare metaal, die vervolgens wordt geladen met een elektrische stroom.

De CO2 wordt langzaam omgezet in vaste koolstofvlokken, die van nature losstaan ​​van het vloeibare metalen oppervlak, waardoor de continue productie van koolstofhoudende vaste stof mogelijk is.

Esrafilzadeh zei dat de geproduceerde koolstof ook als elektrode kan worden gebruikt.

"Een bijkomend voordeel van het proces is dat de koolstof elektrische lading kan vasthouden, een supercondensator worden, dus het kan mogelijk worden gebruikt als onderdeel in toekomstige voertuigen."

"Het proces levert als bijproduct ook synthetische brandstof op, die ook industriële toepassingen kunnen hebben."

Het onderzoek werd uitgevoerd bij RMIT's MicroNano Research Facility en de RMIT Microscopy and Microanalysis Facility, met hoofdonderzoeker, Honorary RMIT en ARC Laureate Fellow, Professor Kourosh Kalantar-Zadeh (nu UNSW).

Het onderzoek wordt ondersteund door het Australian Research Council Centre for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) en het ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES).

Bij de samenwerking waren onderzoekers uit Duitsland (Universiteit van Munster), China (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics), de VS (North Carolina State University) en Australië (UNSW, Universiteit van Wollongong, Monash universiteit, QUOT).

De krant is gepubliceerd in Natuurcommunicatie ("CO2-reductie bij kamertemperatuur tot vaste koolstofsoorten op vloeibare metalen met atomair dunne ceria-interfaces", DOI:10.1038/s41467-019-08824-8).