Papier, blikken, glas - de wereld recyclet zoveel mogelijk. Dus waarom niet aangeven dat het broeikasgas kooldioxide (CO ₂ ) ook een recyclingproduct? Vloeibare brandstoffen op basis van koolstof zullen in de toekomst een belangrijke rol blijven spelen, ondanks internationale inspanningen om ze te verminderen. Het lijkt dus verstandig om de CO . terug te winnen ₂ uitlaat uit de omgeving en gebruik het opnieuw.

Onderzoekers van ETH Zürich, PSI en de universiteiten van Zürich, Bern en de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU), samen met een team van Empa, hebben dit idee berekend en hebben aangetoond dat de zonne-methanoleilanden op de lange termijn voldoende brandstof kunnen produceren om alle CO ₂ uitgestoten door transportbronnen neutraal - wereldwijd. Midden in de oceanen, waterstof (H2) wordt geproduceerd uit zonne-energie (en water), die vervolgens ter plaatse wordt omgezet in methanol met behulp van CO ₂ gewonnen uit het zeewater. Hiertoe, analyseerden de onderzoekers in detail een scenario dat nog steeds puur hypothetisch lijkt, maar biedt al de basis voor een eventuele implementatie. Ze presenteren hun resultaten in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

Van zon naar elektriciteit naar waterstof naar methanol

Het idee is gebaseerd op zonne-eilanden, d.w.z. drijvende platforms uitgerust met fotovoltaïsche systemen. Echter, aangezien zonne-energie van daaruit niet kan worden opgeslagen en vervoerd, een zonne-energiecentrale op zee heeft geen zin. Uit kooldioxide en waterstof kunnen zowel vloeibare methanol (CH3OH) als gasvormig methaan (CH4) worden geproduceerd. Het idee van de onderzoekers is dat de grondstoffen rechtstreeks uit de oceaan kunnen worden gehaald of daar geproduceerd kunnen worden.

Er zijn al grootschalige power-to-gas-installaties die waterstof en CO . omzetten ₂ in brandstof, inclusief het "move"-demonstratieplatform op de Empa-campus in Dübendorf. De vraag rijst dan ook:waarom ermee de zee op? Waarom niet, zoals bestaande installaties doen, CO . extraheren ₂ van de lucht? Het antwoord is simpel:de benodigde ruimte voor een wereldwijde brandstofvoorziening zou enorm zijn. "Een gebied van ongeveer 170, 000 km ² nodig zou zijn om te voorzien in de jaarlijkse vraag naar wereldwijd vrachtvervoer, " legt Andreas Borgschulte van Empa's Advanced Analytical Technologies-lab uit. Dit kan het beste worden bereikt door zonne-energiesystemen op zee, een voorheen ongebruikt gebied dat van niemand is. CO ₂ kan ook op zee uit de lucht worden gewonnen, maar een aantrekkelijk - en nog steeds voor de hand liggend - alternatief zou zijn om de ongeveer 125 keer hogere CO . te gebruiken ₂ concentratie van zeewater voor de "koolstofdioxide-oogst".

Meer mogelijkheden voor methanol

In bestaande installaties, de CO ₂ gewonnen uit de atmosfeer wordt meestal gebruikt om methaan te produceren, wat ook mogelijk zou zijn op de zonne-eilanden. In de loop van hun overwegingen, echter, de onderzoekers besloten om een ​​vloeibare brandstof te produceren omdat deze gemakkelijker te transporteren is. In aanvulling, methanol kan niet alleen als brandstof worden gebruikt, maar ook om andere chemische producten te vervaardigen, zoals voorlopers voor de productie van polymeren. De gebruiksmogelijkheden (en de winst die ermee behaald kan worden) zijn daardoor veel groter.

Echter, zo'n "methanol-eiland" heeft zijn prijs:de bouw van zo'n chemische fabriek op de oceaan zou ongeveer 90 miljoen dollar kosten. Dit zou bestaan ​​uit zo'n 70 fotovoltaïsche eilanden met een diameter van zo'n 100 m2 en een schip met de elektrolyse- en synthesefabrieken. Dit zou resulteren in een totale oppervlakte van ongeveer 550, 000 m2. Maar één cluster is verre van voldoende om een ​​CO-balans van nul te bereiken ₂ . In totaal 170, 000 van dergelijke eilanden zouden nodig zijn om zoveel mogelijk CO . te recyclen ₂ zoals momenteel wordt uitgestraald - een utopisch doel, maar een die de moeite waard is om te volgen. "Er zijn geweldige ideeën nodig - kleine oplossingen leveren alleen aan kleine delen van de wereld, maar niet alles, ’ zegt Borgschulte.