Wat het milieu betreft, koolstofdioxide is waarschijnlijk volksvijand nummer één. Dit maakt het des te ironischer dat het VK momenteel kampt met een tekort aan gas, waarvan experts waarschuwen dat dit een groot aantal industrieën zal treffen, vooral eten en drinken.

In de juiste instelling, CO₂ is een uiterst nuttig gas. Wanneer het aan dranken wordt toegevoegd, krijgen ze hun bruisend gevoel. Vang het in hogedrukbubbels in snoep en je krijgt knallend snoep. Pers het in een cilinder en je hebt een brandblusser. Vries het in en je produceert droogijs dat wordt gebruikt om medische materialen (inclusief COVID-vaccins) gekoeld te houden tijdens het transport.

De microbiële organismen die ervoor zorgen dat voedsel vergaat, hebben zuurstof nodig om te overleven, dus slablaadjes verpakken met CO₂, geen zuurstof, houdt ze vers. In de tussentijd, in de vleesindustrie, hoge concentraties van het gas worden gebruikt om zuurstof te vervangen in de lucht die dieren inademen, hen bewusteloos maken voordat ze worden geslacht.

Gezien onze behoefte aan CO₂ in één gebied, en het teveel ervan in een ander, de voor de hand liggende vraag is:waarom halen we koolstofdioxide niet gewoon uit de lucht? Het simpele antwoord is dat, ondanks de nadelige gevolgen er is relatief weinig koolstofdioxide in de lucht. Hoewel we er 50% meer van in onze lucht hebben dan voor de industriële revolutie, CO₂ maakt nog steeds maar 0,04% van het luchtgehalte uit.

Dit maakt CO₂ uiterst moeilijk te "vinden" en vervolgens uit de lucht te verwijderen. Er wordt hard gewerkt om het gas uit de lucht te halen, om de CO₂-uitstoot tegen te gaan, maar op dit moment is dit geen levensvatbare gasbron voor de industrie.

In plaats daarvan, de belangrijkste bron van CO₂ voor industrieel gebruik is de productie van op stikstof gebaseerde meststoffen, die CO₂ als bijproduct produceert. En met de productie van kunstmest in het VK stopgezet vanwege de torenhoge gasprijs, die veel wordt gebruikt in kunstmestplanten, het domino-effect is een tekort aan CO₂. Dus om het huidige CO₂-tekort te verklaren, we moeten echt kijken hoe stikstofhoudende meststoffen worden gemaakt.

Stikstof opvangen

Stikstof speelt een cruciale rol in de biochemie van elk levend wezen. Het is ook het meest voorkomende gas in onze atmosfeer. Maar stikstofgas is grotendeels inert, wat betekent dat planten en dieren het niet uit de lucht kunnen halen. Bijgevolg, een belangrijke beperkende factor in de landbouw is altijd de beschikbaarheid van stikstof geweest.

1910, de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch brachten hier verandering in door stikstof en waterstof te combineren tot ammoniak. Dit kan op zijn beurt worden gebruikt als meststof voor gewassen, uiteindelijk door de voedselketen naar ons gefilterd.

Vandaag, ongeveer 80% van de stikstof in ons lichaam komt uit het Haber-Bosch-proces, waardoor deze enkele chemische reactie waarschijnlijk de belangrijkste factor is in de bevolkingsexplosie van de afgelopen 100 jaar.

Ongeveer 78% van onze atmosfeer is stikstof, dus het vinden van dit ingrediënt voor het Haber-Bosch-proces is eenvoudig. Maar het andere onderdeel Hydrogen gas, is niet zo gemakkelijk verkrijgbaar. Er is genoeg waterstof over, het duidelijkst als de H in H₂O en CH₄ (methaan), maar het verbreken van de bindingen tussen waterstof en zuurstof in water of koolstof in methaan vereist een enorme hoeveelheid energie.

De belangrijkste manier waarop het momenteel wordt geproduceerd, is door een proces dat bekend staat als methaanstoomreforming. Dit werkt door te beginnen met aardgas - dat in het VK veel duurder wordt - en het vervolgens te verwarmen tot ongeveer 1. 000℃ in aanwezigheid van water. De eindproducten zijn waterstofgas (H₂) en CO₂.

Deze zijn gescheiden voor hun respectievelijke gebruik. Helaas, de hoeveelheid CO₂ die door de kunstmestindustrie wordt geproduceerd, is veel groter dan de hoeveelheid die andere industrieën nodig hebben. Dus de meeste kunstmestplanten nemen niet de moeite om het te vangen.

De fossiele brandstoffen die worden gebruikt bij de productie van kunstmest en de CO₂ die het als bijproduct creëert, maken het bijzonder onvriendelijk voor het milieu. Een groot deel van de decarbonisatieagenda is dan ook het schoon produceren van waterstof voor gebruik in meststoffen en brandstof. Een van de eenvoudigste manieren om dit te bereiken is via de elektrolyse van water, het gebruik van schone bronnen van elektriciteit.

In de tussentijd, naarmate koolstofafvangtechnologieën zich ontwikkelen, we kunnen kooldioxide zien dat rechtstreeks uit de lucht wordt gehaald voor gebruik in industriële processen. Maar dat is een oplossing voor de lange termijn, en zal dus niet snel helpen.

Maar er zijn alternatieven voor CO₂ die in een mum van tijd kunnen helpen. Het meest voor de hand liggende is stikstofgas, die op dezelfde manier als CO₂ kan worden gebruikt om voedsel te bewaren of dieren te verdoven. Hetzelfde, omdat niets in stikstof brandt, het kan worden gebruikt om branden te blussen, net als CO₂-brandblussers.

De Britse regering heeft crisisbesprekingen gevoerd met de Amerikaanse eigenaar van twee van de grootste stikstofmestfabrieken van het VK. beide momenteel inactief. Misschien zullen ze door overreding weer tot leven worden gewekt. Maar het CO₂-tekort heeft niettemin de complexe chemische toeleveringsketens blootgelegd waarop we vertrouwen voor onze koolzuurhoudende dranken en verpakte salades.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.