Chemici ontwikkelen nieuwe techniek voor duurzame brandstofproductie door CO2 om te zetten in methanol

AmsterdamOnderzoekers hebben een innovatieve manier ontdekt om koolstofdioxide om te zetten in methanol, wat leidt tot de productie van milieuvriendelijke brandstof. Deze aanpak kan helpen de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en een beter alternatief voor brandstof bieden.

Een team van chemici, dat deel uitmaakt van een internationale samenwerking, heeft hun bevindingen gepubliceerd in Nature Catalysis. Ze hebben een techniek ontwikkeld die gebruikmaakt van koolstofnanobuisjes en kobaltftalocyanine (CoPc) moleculen. Zo werkt het:

• CoPc moleculen worden gelijkmatig verspreid over koolstofnanobuisjes.
• Een elektrolytoplossing wordt op het oppervlak aangebracht.
• Er wordt een elektrische stroom door de oplossing geleid.
• CoPc moleculen zetten kooldioxide om in methanol.

Wetenschappers gebruikten een speciale techniek genaamd vibratiespectroscopie om een chemische reactie in realtime te observeren. Ze ontdekten dat de productie van methanol sterk afhankelijk is van de omgevingsfactoren. Door de opstelling van CoPc op koolstofnanobuisjes aan te passen, slaagde het team erin de methanolproductie te verachtvoudigen. Dit is belangrijk omdat methanol veel energie bevat en als alternatieve brandstof kan dienen voor diverse voertuigen en voor het opwekken van elektriciteit.

Deze ontdekking verklaart hoe katalysatoren op moleculair niveau werken. Robert Baker van The Ohio State University benadrukte dat begrip van de chemische reacties cruciaal is. Dit helpt onderzoekers om het proces efficiënter te verbeteren.

Deze methode verhoogt de methanolproductie door gebruik te maken van positief geladen deeltjes, ook wel kationen genoemd. Hoofdauteur Quansong Zhu verklaarde dat deze deeltjes direct interageren met de moleculen, waardoor het proces efficiënter verloopt.

De vooruitgang in het real-time observeren van moleculaire reacties komt op een heel geschikt moment. De urgentie voor duurzame energiebronnen is groot. Deze nieuwe mogelijkheid kan niet alleen de katalytische processen voor methanol verbeteren, maar ook voor andere waardevolle producten.

Naast een betaalbare brandstof te zijn, heeft methanol die wordt geproduceerd uit hernieuwbare elektriciteit verschillende toepassingen:

• Verwarming
• Opwekking van stroom
• Gevorderd chemisch onderzoek

Dit onderzoek werd mogelijk gemaakt dankzij steun van de National Science Foundation en de Verenigde Staten-Israël Binational Science Foundation (BSF). Onderzoekers van de Yale University, de Hebreeuwse Universiteit en de Binghamton University hebben eveneens bijgedragen aan deze studie.

Het verbeteren van de werking van katalysatoren kan de manier waarop we energie opwekken veranderen. Wetenschappers zijn hierdoor nieuwe projecten gestart. Ze werken er nog steeds aan, en er zijn veel mogelijke toepassingen.