Zonlicht kan worden gebruikt om emissies, zoals kooldioxide (CO2), via verschillende processen om te zetten in bruikbare materialen. Deze processen kunnen de milieueffecten van emissies helpen verminderen en tegelijkertijd waardevolle hulpbronnen creëren. Hier zijn een paar manieren waarop zonlicht voor dit doel kan worden gebruikt:

1. Fotosynthese: Planten gebruiken zonlicht om CO2 en water via fotosynthese om te zetten in glucose en zuurstof. Dit proces kan worden verbeterd in kunstmatige systemen om biomassa, biobrandstoffen en andere plantaardige producten te creëren.

2. Fotokatalyse: Fotokatalytische reacties omvatten het gebruik van halfgeleidermaterialen die, wanneer ze worden blootgesteld aan zonlicht, zeer reactieve soorten genereren die verontreinigende stoffen, zoals CO2, kunnen afbreken tot nuttige chemicaliën. Fotokatalytische processen kunnen bijvoorbeeld CO2 omzetten in brandstoffen zoals methaan of methanol.

3. Foto-elektrochemische (PEC) cellen: PEC-cellen combineren fotovoltaïsche en elektrochemische processen. Ze gebruiken zonlicht om elektrische stroom op te wekken, die vervolgens wordt gebruikt om chemische reacties aan te drijven die emissies omzetten in bruikbare materialen. PEC-cellen kunnen waterstofbrandstof produceren uit water en zonlicht of CO2 omzetten in chemicaliën zoals mierenzuur.

4. Koolstofafvang en -gebruik (CCU): Zonlicht kan worden toegepast in CCU-systemen, waarbij CO2 uit industriële processen of de atmosfeer wordt opgevangen en omgezet in waardevolle producten. Eén benadering is het gebruik van door zonlicht aangedreven thermochemische processen om CO2 om te zetten in brandstoffen of grondstoffen voor de productie van chemicaliën.

5. Algen- en cyanobacteriënteelt: Zonlicht kan worden gebruikt voor het kweken van algen en cyanobacteriën, die via fotosynthese CO2 kunnen omzetten in biomassa. Deze biomassa kan worden gebruikt voor de productie van biobrandstoffen, voedingssupplementen of andere producten.

6. Zonne-energie aangedreven chemische processen: Zonlicht kan rechtstreeks chemische reacties aansturen, waardoor de productie van verschillende materialen uit CO2 mogelijk wordt. Zonlicht kan bijvoorbeeld worden gebruikt om water te splitsen in waterstof en zuurstof, die vervolgens kunnen worden gebruikt in brandstofcellen of chemische synthese.

7. Waterzuivering op zonne-energie: Zonlicht kan worden gebruikt om water te desinfecteren en verontreinigingen te verwijderen door middel van fotokatalytische processen. Dit kan helpen bij het zuiveren van afvalwater of het produceren van schoon water uit vervuilde bronnen.

Over het geheel genomen kan zonlicht worden benut om emissies om te zetten in bruikbare materialen via een verscheidenheid aan processen, waaronder fotosynthese, fotokatalyse, foto-elektrochemische cellen, koolstofafvang en -gebruik, de teelt van algen en cyanobacteriën, door zonne-energie aangedreven chemische processen en door zonne-energie aangedreven waterzuivering. Deze technologieën bieden potentiële oplossingen om de milieueffecten van emissies te verminderen en tegelijkertijd waardevolle hulpbronnen te creëren. Lopend onderzoek en ontwikkeling hebben tot doel de efficiëntie en schaalbaarheid van deze processen te verbeteren, zodat ze op grote schaal levensvatbaar en economisch haalbaar zijn.