Wetenschappers van ETH Zürich en olie- en gasbedrijf Total hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld die CO . omzet ₂ en waterstof in methanol. Realistisch marktpotentieel bieden, de technologie maakt de weg vrij voor de duurzame productie van brandstoffen en chemicaliën.

De wereldeconomie is nog steeds afhankelijk van de fossiele koolstofbronnen van aardolie, aardgas en kolen, niet alleen om brandstof te produceren, maar ook als grondstof die door de chemische industrie wordt gebruikt om kunststoffen en talloze andere chemische verbindingen te maken. Hoewel er al geruime tijd wordt gezocht naar manieren om vloeibare brandstoffen en chemische producten te vervaardigen uit alternatieve, duurzame hulpbronnen, deze zijn nog niet verder gevorderd dan nichetoepassingen.

Wetenschappers van ETH Zürich werken nu samen met het Franse olie- en gasbedrijf Total om een ​​nieuwe technologie te ontwikkelen die CO efficiënt omzet ₂ en waterstof direct in methanol. Methanol wordt beschouwd als een grondstof of bulkchemicalie. Het is mogelijk om het om te zetten in brandstoffen en een breed scala aan chemische producten, inclusief die welke tegenwoordig voornamelijk gebaseerd zijn op fossiele hulpbronnen. Bovendien, methanol zelf heeft het potentieel om te worden gebruikt als drijfgas, in methanolbrandstofcellen, bijvoorbeeld.

Nanotechnologie

De kern van de nieuwe aanpak is een chemische katalysator op basis van indiumoxide, ontwikkeld door Javier Pérez-Ramírez, Hoogleraar Katalyse Engineering aan de ETH Zürich, en zijn team. Nog maar een paar jaar geleden, het team toonde met succes in experimenten aan dat indiumoxide in staat was om de noodzakelijke chemische reactie te katalyseren. Zelfs in die tijd het was bemoedigend dat daarbij vrijwel alleen methanol werd gegenereerd en bijna geen andere bijproducten dan water. De katalysator bleek ook zeer stabiel te zijn. Echter, indiumoxide was niet voldoende actief als katalysator; de grote hoeveelheden die nodig zijn, verhinderen dat het een commercieel haalbare optie is.

Het team van wetenschappers is er nu in geslaagd om de activiteit van de katalysator aanzienlijk te verhogen, zonder de selectiviteit of stabiliteit aan te tasten. Dit deden ze door het indiumoxide te behandelen met een kleine hoeveelheid palladium. "Specifieker, we plaatsen enkele enkele palladiumatomen in de kristalroosterstructuur van het indiumoxide, die verdere palladiumatomen aan het oppervlak verankeren, het genereren van kleine clusters die essentieel zijn voor de opmerkelijke prestaties, " legt Cecilia Mondelli uit, een docent in de groep van Pérez-Ramírez. Pérez-Ramírez wijst erop dat, met behulp van geavanceerde analytische en theoretische methoden, katalyse kan nu worden beschouwd als nanotechnologie, En in feite, het project toont duidelijk aan dat dit het geval is.

De gesloten koolstofkringloop

"Vandaag de dag, de winning van methanol op industriële schaal gebeurt uitsluitend uit fossiele brandstoffen, met een navenant hoge ecologische voetafdruk, " zegt Pérez-Ramírez. "Onze technologie maakt gebruik van CO ₂ om methanol te produceren." Deze CO ₂ kan worden onttrokken aan de atmosfeer of — eenvoudiger en efficiënter — aan de uitlaatgassen die door verbrandingscentrales worden afgevoerd. Zelfs als brandstoffen worden gesynthetiseerd uit de methanol en vervolgens worden verbrand, de CO ₂ wordt gerecycled en daarmee is de koolstofkringloop gesloten.

De tweede grondstof produceren, waterstof, elektriciteit nodig heeft. Echter, wijzen de wetenschappers erop dat als deze elektriciteit uit hernieuwbare bronnen zoals wind komt, zonne- of waterkrachtenergie, het kan worden gebruikt om duurzame methanol te maken en dus duurzame chemicaliën en brandstoffen.

In vergelijking met andere methoden die momenteel worden toegepast om groene brandstoffen te produceren, Pérez-Ramírez gaat verder, deze technologie heeft het grote voordeel dat ze bijna klaar is voor de markt. ETH Zürich en Total hebben gezamenlijk een patent aangevraagd voor de technologie. Total is nu van plan om de aanpak op te schalen en de technologie mogelijk de komende jaren in een demonstratie-eenheid te implementeren.