Yuji Sakai/Getty Images

Door de mens gegenereerde CO₂ is een belangrijke aanjager van klimaatverandering. Hoewel directe luchtopvang zich in het verleden vooral heeft gericht op rookgassen met een hoge concentratie uit elektriciteitscentrales, is een baanbrekend materiaal nu veelbelovend voor het extraheren van CO₂ uit de veel lagere niveaus in de dagelijkse buitenlucht.

In een recente Nature-publicatie beschreven onderzoekers van de University of California, Berkeley, in samenwerking met collega's in Chicago en Duitsland, COF-999:een robuust covalent organisch raamwerk dat CO₂ uit de omgevingslucht opvangt. COF-999 is gebouwd op enkele van de sterkste chemische bindingen die we kennen – covalente koolstof-stikstof en dubbele koolstof-koolstof-bindingen – en de poriën zijn gefunctionaliseerd met aminen, waardoor de CO₂-opname wordt verbeterd.

"We plaatsten een fijn poeder van het materiaal in een buis en lieten er Berkeley-buitenlucht doorheen stromen (variërend van 410 tot 517 delen per miljoen). Na 100 cycli vertoonde het materiaal geen zichtbare degradatie en verwijderde het CO₂ volledig uit de lucht", zegt Omar Yaghi, UC Berkeley's James en Neeltje Tretter Chair Professor of Chemistry en senior auteur van het onderzoek.

Het resultaat is een materiaal met ongekende prestaties bij directe luchtopvang. Het vermogen om CO₂ te binden bij omgevingsconcentraties biedt een nieuwe manier om de atmosferische CO₂ onder de 450 ppm te houden, een drempel die volgens wetenschappers noodzakelijk is om de ergste gevolgen voor het klimaat te voorkomen.

Hoe COF-999 de opwarming van de aarde kan verzachten

NicoElNino/Shutterstock

Zihui Zhou, eerste auteur en afgestudeerde student aan UC Berkeley, legde uit dat hoewel de CO₂-concentratie in de atmosfeer momenteel boven de 420 ppm ligt, de concentratie naar verwachting 500-550 ppm zal bereiken voordat de technologieën voor het opvangen van rookgassen volledig zijn ingezet. Om terug te keren naar pre-industriële niveaus – rond de 400 ppm of lager – zal directe luchtopvang essentieel zijn.

Opmerkelijk genoeg kan minder dan 0,5 kg CO₂ dezelfde hoeveelheid CO₂ absorberen als een volwassen boom in één jaar vastlegt, waardoor de atmosferische niveaus mogelijk worden hersteld naar het niveau van een eeuw geleden. Het materiaal vangt ook CO₂ tien keer sneller op dan bestaande systemen voor directe luchtafvang en geeft dit af bij lagere temperaturen, waardoor de energie-efficiëntie wordt verbeterd.

Bovendien heeft de nieuwste versie van COF-999 300 continue capture-release-cycli doorstaan zonder enig capaciteitsverlies, wat wijst op een duurzaamheid die gedurende zijn levensduur duizenden cycli zou kunnen ondersteunen. Yaghi merkte op dat het team verwacht dat de capaciteit van het materiaal tegen 2025 zal zijn verdubbeld.