Plaatje van in spons kan helpen bij opslag van broeikasgas in de grond CO2

Een nieuw computermodel laat zien hoe sommige materialen in staat zijn om op moleculair niveau CO2 te absorberen. De modellen zijn gemaakt om de uitstoot van dit broeikasgas door kolencentrales en in de (petro)chemische industrie beter te kunnen beperken. Pas wanneer het CO2 in zuivere vorm is afgescheiden van andere componenten in verbrandingsgassen, kan het namelijk ondergronds worden opgeslagen. Dat is een manier om de toename van dit broeikasgas in de atmosfeer een halt toe te roepen (Science, 29 oktober).

Een veelgebruikte methode om CO2 te vangen, maakt gebruik van moleculen waarin zich aminegroepen bevinden, een combinatie van een stikstofatoom en twee waterstofatomen. Wanneer een mengsel van verbrandingsgassen door een waterige oplossing van zo’n amine wordt gevoerd, wordt CO2 selectief geabsorbeerd. Als de oplossing eenmaal haar verzadiging heeft bereikt, wordt deze naar een aparte reactor gepompt waar het CO2 losgemaakt wordt van het amine door de temperatuur te verhogen, bijvoorbeeld met behulp van stoom. Maar dat kost energie en gaat ten koste van de efficiëntie van het gehele proces.

Hoewel er tal van verschillende verbindingen met aminegroepen in gebruik zijn, is nog altijd onduidelijk waarom sommige zo goed werken en andere niet. Dat maakt het zoeken naar alternatieve verbindingen, die CO2 wel selectief binden, maar het ook weer betrekkelijk makkelijk laten gaan, erg lastig. Zo is er veel belangstelling voor poreuze vaste stoffen waar aminegroepen zijn opgenomen in de poriën. Die zouden in principe veel meer CO2 moeten kunnen binden dan de traditionele vloeistoffen. Ramanathan Vaidhyanathan en zijn collega’s van de universiteiten van Calgary en Ottawa zijn er nu in geslaagd om de binding van CO2 aan amines in zo’n poreus materiaal in beeld te brengen. Ze verstrooiden röntgenstraling aan kristallen van het materiaal, en konden zo de plaats en de oriëntatie van CO2-moleculen in de poriën zichtbaar maken. Aan de hand van computermodellen wisten ze bovendien precies te verklaren waarom de CO2 precies zo op die plekken gaat zitten. Dat maakt het nu mogelijk om vooraf met de computer te gaan zoeken naar alternatieve verbindingen.

Rob van den Berg