Van CO2 kunnen Belgen van alles maken

Scheikunde

Een goede manier om minder CO2 te lozen, is het als grondstof te gebruiken. Belgische onderzoekers vonden een methode.

CO2 is, door de geloosde hoeveelheid, het belangrijkste broeikasgas dat zorgt voor opwarming van de aarde. Een van de manieren om het lozen van CO2 te verminderen is het gebruik als grondstof voor allerlei chemicaliën en brandstoffen. Dan hoeft het niet meer als afvalstof de atmosfeer in.

Onderzoekers van de Universiteit Gent hebben nu een proces ontwikkeld waarbij CO2 in reactie met methaan (CH4) volledig wordt omgezet in koolmonoxide (CO). Dat gas kan als bouwsteen worden gebruikt voor chemicaliën en brandstoffen. De resultaten van het onderzoek zijn vrijdag in Science gepubliceerd.

CO2 wordt nu maar mondjesmaat als grondstof gebruikt door de industrie. Dat gebeurt bij de productie van kunstmest. Daarnaast zorgt CO2 voor de ‘prik’ in koolzuurhoudende dranken. Chemici over de hele wereld zoeken naar meer toepassingen voor CO2.

„Het lastige van CO2 is dat het zo’n stabiel molecuul is”, zegt Vladimir Galvita, die het Gentse onderzoek coördineerde. Het vergt veel energie, zegt hij, om het koolstofatoom (C) en de twee zuurstofatomen (de 2 O’s) – die met stevige, dubbele bindingen aan elkaar vast zitten – los te koppelen, om er daarna nieuwe moleculen mee te maken.

De Belgen zijn uitgegaan van een bestaand industrieel proces, dry reforming genaamd. Hierbij reageren methaan (CH4) en CO2 bij hoge temperatuur tot een gasmengsel van koolstofmonoxide (CO) en waterstof (H2) – ook wel synthetisch gas, of syngas genoemd. In dit proces heeft koolmonoxide de neiging om, in reactie met water, deels terug te reageren tot CO2, dat vervolgens de lucht in gaat. Dit is uit milieu-oogpunt ongewenst. Toch was dit proces al een verbetering op het nog langer bestaande steam reforming, waarbij methaan met stoom werd omgezet. Daar komt nóg meer CO2 bij vrij.

De Belgen hebben het proces van dry reforming verbeterd tot super-dry reforming: er wordt meer CO2 omgezet tot CO, en er komt géén CO2 meer bij vrij.

Het Gentse proces kent twee stappen. In de eerste reageren ook nu methaan en CO2 met elkaar, maar alle overgebleven CO2-moleculen worden omgezet tot calciumcarbonaat. In de tweede stap wordt dit molecuul weer ontbonden: er ontstaat calciumoxide (CaO), en het vrijkomende CO2 reageert met ijzer tot koolmonoxide en ijzeroxide (Fe3O4).

„Ik vind het eigenlijk wel clever gedaan zoals ze twee processtappen aan elkaar hebben gekoppeld”, zegt Bert Weckhuysen, hoogleraar Anorganische Chemie en Katalyse aan de Universiteit Utrecht, en niet bij het onderzoek betrokken. Weckhuysen is ook wetenschappelijk directeur van een eerder dit jaar opgericht consortium (CBBC), waarin universiteiten en bedrijven manieren zoeken om CO2 met hulp van zonlicht of windenergie om te zetten in chemicaliën en brandstoffen.

Weckhuysen ziet nog wel een nadeel. De bron voor methaan is aardgas, een fossiele brandstof. Weckhuysen: „Maar we willen op termijn juist geen fossiele brandstoffen meer gebruiken.” De Belgen schrijven in hun artikel dat als alternatief ook biogas te gebruiken is, afkomstig uit bijvoorbeeld mestvergisters of afvalbergen.