Een Leidse ontdekking helpt om van CO2 aardgas te maken en om duurzame energie op te slaan. Nature Communications, 2 september 2015.

Een paar euro

De omzetting van het broeikasgas CO2 naar aardgas verloopt via een chemisch proces waarin CO2 door een zure oplossing borrelt. De oplossing bevat een grafietelektrode - waar een kleine negatieve spanning op staat - met daarop een katalysator van kobalt-porfyrine. Het was al langer bekend dat deze katalysator CO2 kan omzetten in koolmonoxide en methaan, maar daar kwam altijd ongewenst waterstof bij vrij. In hun onderzoek laten Koper en Shen voor het eerst zien hoe het proces werkt. Hierdoor weten zij precies wat de beste zuurgraad is om de hoeveelheid waterstof tot een minimum te beperken en zoveel mogelijk CO2 om te zetten en aardgas te produceren.

Schematische weergave van de omzetting van CO2 en water naar methaan en koolmonoxide

Schematische weergave van de omzetting van CO2 en water naar methaan en koolmonoxide

Gangbare materialen

Bijkomend voordeel is dat de katalysator enkel uit gangbare materialen bestaat. Zo is kobalt-porfyrine een onderdeel van vitamine B12, terwijl het grafiet van de elektrode vergelijkbaar is met een potloodpunt. De katalysator kost daarom slechts een paar euro. Vergelijkbare methodes om CO2 om te zetten in methaan maken vaak gebruik van zeldzame en dure metalen als platina.

Droom verwezenlijken

Koper hoopt dat via deze ontdekking zijn droom iets dichter binnen bereik komt: CO2 en water, de restproducten van brandstoffen, omzetten in nieuwe energie of bouwstenen voor de chemische industrie. Lukt dit via zonne-energie, dan biedt dit proces meteen ook een methode om duurzame energie op te slaan.

Duurzame energie nuttig gebruiken

`We wekken steeds meer elektriciteit op via zonnepanelen en windmolens, maar die energie wordt lang niet altijd direct gebruikt', legt Koper uit. `In Duitsland is er bijvoorbeeld op sommige momenten te veel duurzame elektriciteit. Je wilt die daarom opslaan. Dat is de voornaamste, mogelijke toepassing van ons onderzoek: duurzame elektriciteit nuttig gebruiken bij de omzetting van water en CO2 naar waardevolle stoffen.'

Fundamenteel andere manier

Het zal niettemin nog wel even duren voordat het zover is, denkt Koper. `Dit is iets van de lange adem en het zal nog wel vijftig jaar duren voordat we een methode hebben die waardevolle stoffen maakt en bovendien robuust, schaalbaar en betaalbaar is. Ik ben er niettemin van overtuigd dat we hier naartoe moeten. Dat is niet eenvoudig, maar deze ontdekking helpt ons verder. We moeten een fundamenteel andere manier vinden om met energie om te gaan. Onze ontdekking kan daar een deel van uitmaken.'

(04-08-2015 / Inge Janse)

Zie ook

* Electrocatalytic reduction of carbon dioxide to carbon monoxide and methane at an immobilized cobalt protoporphyrin, , Volume 68177, 1 September 2015

* Prof.dr. Marc Koper

* Onderzoeksgroep Catalysis and Surface Chemistry