Hernieuwbare elektriciteit opslaan in moleculen kan twee problemen tegelijk oplossen:allereerst milieubelastende CO ₂ kan worden gebruikt als grondstof, en ten tweede kan het de capaciteit vergroten om duurzame elektriciteit voor lange tijd in chemische bindingen op te slaan. Dat laatste is nodig omdat traditionele batterijen nog niet de capaciteit hebben om voor voldoende flexibiliteit te zorgen, stabiliteit en veiligheid om wind- en zonne-energie op grote schaal voor langere tijd op te slaan. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht publiceerden eerder deze maand een Perspective-artikel over de status-quo van "power to methaan". Natuur Katalyse .

Eerste auteur Charlotte Vogt zegt:"Naast het begrijpen van fundamentele fysische en chemische concepten achter katalytische reacties, Ik ben vooral geïnteresseerd om te weten of en hoe het onderzoek dat ik doe de samenleving kan beïnvloeden. Daarom wilde ik deze maatschappelijk relevante, maar nog steeds een fundamenteel onderzoeksproject."

Tien keer goedkoper

Een ander proces waarmee elektriciteit in moleculen kan worden opgeslagen, is de omzetting van water in waterstof via elektrolyse. Dit proces is goedkoper dan methanisering, omdat het minder reactiestappen omvat. De onderzoekers hebben nu berekend dat ondanks deze hogere kosten van het proces, het kan nog steeds voordelig zijn om methaan te maken uit CO ₂ omdat opslag van methaan tien keer goedkoper is dan waterstof. Op deze manier, we kunnen elektriciteit seizoenenlang opslaan op een potentieel goedkopere manier dan door alleen waterstof te gebruiken.

"Het belangrijkste onderdeel van dit idee is dat we het methaan niet naar huizen sturen, waar het opnieuw wordt uitgestoten als CO ₂ , maar om deze koolstof steeds weer opnieuw te recyclen in een gesloten proces, ", zegt Vogt. "Dit proces waarbij methaan als chemische batterij wordt gebruikt, heeft een algehele efficiëntie van ongeveer 34%, dus we hebben veel CO . nodig ₂ om ervoor te zorgen dat onze 'batterij' groot genoeg wordt." Een andere optie is om methaan te maken uit duurzaam gewonnen biomassa of gemeentelijk afval. het methaan zou via ons aardgasnetwerk naar huizen kunnen worden gestuurd. Echter, zonder CO2-belasting zal dit synthetisch aardgas (SNG) duurder zijn dan fossiel methaan, dus het is onwaarschijnlijk dat dit proces in de nabije toekomst tot wasdom zal komen.

Veelbelovende onderzoeksrichting

De onderzoekers concluderen dan ook dat 'Power to Methaan' inderdaad een veelbelovende onderzoeksrichting is voor bepaalde geografische sweet spots in de wereld waar veel CO ₂ emissies (bijvoorbeeld in de buurt van grootschalige industrie, zogenaamde puntbronnen), samen met de productie van hernieuwbare elektriciteit. Voorbeelden van dergelijke CO ₂ puntbronnen zijn de petrochemische en metallurgische industrie, beide aanwezig in Nederland. De onderzoekers concluderen tot slot dat de toekomst van niet-fossiele brandstofafhankelijke energievoorziening vooral afhangt van hoe snel we de omzetting van water naar waterstof veel goedkoper kunnen maken, en op de lange termijn direct water en CO . omzetten ₂ in koolwaterstoffen, die we direct kunnen gebruiken in het energietransportnet, methaan is daar een voorbeeld van.

Het werk omvatte een nauwe samenwerking tussen Prof. Gert Jan Kramer van het Copernicus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling van de Universiteit Utrecht, en Charlotte Vogt, Matteo Monaï, en prof. Bert Weckhuysen, die chemicus zijn bij de groep Anorganische Chemie en Katalyse van de Universiteit Utrecht.

Bert Weckhuysen:“We hebben als wetenschappelijk onderzoekers de verantwoordelijkheid om ons bewust te zijn van de sociaaleconomische impact van onze wetenschap, en katalytische chemie in het bijzonder. Door op deze manier samen te werken, we gebruiken onze gecombineerde kennis om te helpen bepalen op welke onderzoeks- en technologierichtingen de samenleving de nadruk moet leggen."