Schone brandstof uit zonlicht, kooldioxide, water – en verder niets

Het apparaat is een belangrijke stap in de richting van kunstmatige fotosynthese – een proces dat het vermogen van planten nabootst om zonlicht in energie om te zetten. Het is gebaseerd op een geavanceerde ‘photosheet’-technologie en zet zonlicht, kooldioxide en water om in zuurstof en mierenzuur – een brandstof die kan worden opgeslagen en die direct kan worden gebruikt of kan worden omgezet in waterstof.

De resultaten, gerapporteerd in het tijdschrift Nature Energy, vertegenwoordigen een nieuwe methode voor de omzetting van kooldioxide in schone brandstoffen.

Het draadloze apparaat kan worden opgeschaald en gebruikt op ‘parken’ vergelijkbaar met zonneparken, waarbij schone brandstof wordt geproduceerd met behulp van zonlicht en water.

Het oogsten van zonne-energie om kooldioxide om te zetten in brandstof is een veelbelovende manier om de koolstofemissies te verminderen en weg te raken van fossiele brandstoffen. Het is echter een uitdaging om deze schone brandstoffen te produceren zonder ongewenste bijproducten. "Het was moeilijk om kunstmatige fotosynthese te bereiken met een hoge mate van selectiviteit, zodat je zoveel mogelijk zonlicht omzet in de brandstof die je wilt, in plaats van dat er veel afval achterblijft", zegt eerste auteur Qian Wang.

"Bovendien kan de opslag van gasvormige brandstoffen en het scheiden van bijproducten gecompliceerd zijn – we willen het punt bereiken waarop we een vloeibare brandstof schoon kunnen produceren die ook gemakkelijk kan worden opgeslagen en getransporteerd", zegt senior auteur Erwin Reisner.

Het nieuwe apparaat vertrouwt het uitsluitend op fotokatalysatoren die zijn ingebed op een plaat van halfgeleiderpoeders. De geproduceerde brandstof is mierenzuur, dat gemakkelijk is op te slaan en mogelijkheden biedt om brandstofproducten op schaal te produceren. De testunit is 20 vierkante centimeter groot, maar de onderzoekers zeggen dat het relatief eenvoudig moet zijn om deze op te schalen tot enkele vierkante meters. Bovendien kan het mierenzuur worden opgelost en omgezet in verschillende soorten brandstof.

Kobalt

De katalysator is weliswaar gemaakt op basis van kobalt, maar is gemakkelijk te produceren en relatief stabiel. Hoewel de technologie gemakkelijker is op te schalen dan het kunstmatige blad, moet de efficiëntie nog worden verbeterd voordat een commerciële toepassing kan worden overwogen. De onderzoekers experimenteren met een reeks verschillende katalysatoren om zowel de stabiliteit als de efficiëntie te verbeteren.