Een nieuwe chemische techniek verandert koolstofdioxide in kolen. De wetenschappers dromen er al van om zo het broeikasgas CO2 uit de lucht te halen.
Het heeft een zekere poëtische schoonheid: koolstofdioxide, door menselijk stoken in de atmosfeer verstrikt, veranderen in kolen, het materiaal waarmee alles in zekere zin begon. ‘Je kunt de klok misschien niet letterlijk terugdraaien, maar dit komt wel in de buurt’, zegt de Australische chemicus Torben Daeneke (RMIT University).
Samen met collega’s beschrijft hij deze week in het vakblad Nature Communications een nieuwe manier om CO2 uit elkaar te pulken tot zuurstof en koolstof in vaste vorm. Dat lukt bovendien op kamertemperatuur – bijzonder, omdat soortgelijke reacties in het verleden alleen bij hoge temperatuur konden plaatsvinden.
Wilt u dit verhaal liever beluisteren? Hieronder staat de door Blendle voorgelezen versie.
Het voordeel van het proces van Daeneke en collega’s is bovendien dat het koolstof oplevert in vaste vorm, en dus geen gas of vloeistof zoals gebruikelijker is. Dat zou het gemakkelijker en veiliger moeten maken om het ondergronds op te slaan. In tegenstelling tot vloeibaar of gasvormig materiaal, zal vast koolstof bij aardbevingen bijvoorbeeld geen brandgevaarlijke lekken opleveren.
Een deel van de afgevangen koolstof kan wellicht zelfs nuttig worden gebruikt. ‘We hebben berekend dat batterijfabrikanten er elektrodes van kunnen maken’, zegt hij.
Ondergrondse opslag nodig
Toch heb je uiteindelijk altijd ondergrondse opslag nodig. Volgens Daeneke blazen we zoveel CO2 de atmosfeer in dat je de enorme hoeveelheid koolstof die je daaruit haalt nauwelijks nuttig kan besteden. Zelfs als we bijvoorbeeld de wereldwijde productie van beton en staal zouden vervangen door koolstof als bouwmateriaal, hou je nog grote hoeveelheden over. ‘Dan kun je het dus maar beter ondergronds opslaan.’
‘Innovatief en creatief’, noemt chemicus en Spinozapremiewinnaar Bert Weckhuysen (Universiteit Utrecht) het onderzoek van Daeneke en collega’s. Tegelijk is het beschreven experiment volgens hem vanwege technische en financiële obstakels nog ver verwijderd van daadwerkelijke toepassing op grote schaal. ‘Het klimaatprobleem hiermee oplossen, dat lukt niet bepaald morgen’, zegt Weckhuysen.
In hun opstelling trekken Daeneke en collega’s CO2 uit elkaar met behulp van twee elektrodes. ‘Een beetje zoals het middelbareschoolexperiment waarbij je twee draadjes in een beker water steekt en dan aan beide draadjes belletjes ziet ontstaan’, zegt hij. In dat experiment splijt je water in twee gassen: waterstof en zuurstof.
Wie op een vergelijkbare manier CO2 wil splitsen in koolstof en zuurstof, stuit op een probleem. Koolstof blijkt op moleculair niveau erg kleverig, waardoor het aan de elektrode blijft plakken en de reactie stopt. Daarom vervangen de onderzoekers in hun experiment een van beide elektrodes door een vloeibaar metaal, waar koolstof niet aan vastkleeft. Daeneke: ‘Het is dan een beetje alsof je een kauwgompje op een plas water wil plakken.’
Veel energie
Handig, maar Daeneke benadrukt dat het ondanks hun proof of concept nog altijd veel gemakkelijker is om gewoon de uitstoot te beperken. ‘De energie die je uit kolen haalt, moet je er minimaal weer instoppen om de vrijgekomen CO2 af te vangen.’ De gehele atmosfeer schoonmaken kost daarom waanzinnig veel energie, die je duurzaam zou moeten opwekken.
Volgens Daeneke zit er op termijn echter niets anders op. Wanneer we maar door blijven gaan met CO2 de atmosfeer in pompen, dan is de boel weer opruimen waarschijnlijk de enige oplossing om het klimaatprobleem te lijf te gaan, zo stelt hij. ‘Het is dan fijn om deze technologie achter de hand te hebben.’
Voorlopig wil hij de technologie opschalen op plekken waar veel ‘gratis’ energie voorhanden is. ‘In het midden van Australië is bijvoorbeeld veel zon, maar gebeurt verder niet zoveel. Daar zouden we een eerste installatie kunnen bouwen die CO2 uit de atmosfeer trekt.’
Weckhuysen kent meer initiatieven om met technologie CO2 uit de lucht te trekken. ‘Maar het is allemaal nog zodanig duur dat je het niet op grote schaal kunt uitrollen.’
Creatief met CO2
Wetenschappers en ingenieurs hebben de afgelopen jaren meerdere manieren ontwikkeld om koolstof uit de lucht te halen. Het idee dat we het gas gaan afvangen is zelfs zodanig ingeburgerd dat onder meer het internationale klimaatpanel IPCC en het Planbureau voor de Leefomgeving deze technieken steevast meewegen in hun uitstootscenario’s.
Er zijn meerdere ideeën voor de opvang van CO2 in vaste stoffen. Zo maakt emeritus hoogleraar geochemie Olaf Schuiling zich bijvoorbeeld al jaren hard voor de omstreden optie van opvang in olivijn, een steentype dat op veel plekken in overvloed aanwezig is. Wanneer dat verweert, onder invloed van water en CO2, sluit het gesteente het gas op in bicarbonaat. Critici waarschuwen dat die techniek verre van volmaakt werkt en veel energie kost.
