Vleugje zink haalt tot 50% meer CO2 uit rookgas

Het aangepaste materiaal vangt tot anderhalf keer zoveel CO2 af als puur calciumcarbonaat, schrijven ze in het vakblad Sustainable Materials and Technologies.

Calciumcarbonaat is een veelgebruikt CO₂-afvangmateriaal. In de calcium looping cycle neemt het eerst CO₂ op; in een tweede processtap laat het dit weer los. Het CO₂ kan dan ondergronds worden opgeslagen, of via verdere processtappen worden hergebruikt als synthetische brandstof. Helaas dringt CO₂ maar traag door in de bulk van het materiaal. Ook gaat de opnamecapaciteit tijdens de levensduur van het materiaal achteruit omdat het calciumcarbonaat door opwarmen tijdens de looping cycle sintert en zijn open structuur verliest.

Doping

Om de kosten van CO₂-afvang te drukken is het belangrijk de prestaties van calciumcarbonaat te verbeteren. De onderzoekers probeerden dat door varianten van calciumcarbonaat te produceren met lage concentraties zink, koper, ijzer, kobalt en nikkel. Die transitiemetalen zijn ruim voorradig en daarmee serieuze kandidaten voor realistische toepassing op grote schaal. Uit het onderzoek blijkt dat ‘doping’ van calciumcarbonaat met zink een dramatisch effect heeft op hoeveel en hoe snel het materiaal CO₂ opneemt.

"In ons beste sample zagen we dat calciumcarbonaat met zink tot 50% keer meer CO2 op kan nemen, en dat tot twaalf keer sneller dan het originele materiaal", vat groepsleider Michael Gleeson samen. Deze variant met zink leek ook beter bestand tegen het proces van sinteren, waarbij de sponsachtige structuur van calciumcarbonaat door herhaald opwarmen beschadigd raakt en steeds minder CO2 op kan nemen. "Natuurlijk zijn dit experimenten onder gecontroleerde laboratoriumcondities, maar het potentieel is er. Nu is de vraag of het materiaal ook onder realistische condities beter is in CO2 afvangen."

Toekomst: schone brandstof uit afgevangen CO₂

CO₂ efficiënter afvangen is waardevol, maar Differ’s onderzoekslijn solar fuels mikt op een nog ambitieuzer doel: afgevangen CO₂ samen met behulp van duurzame elektriciteit omzetten in brandstoffen of andere waardevolle chemicaliën.

"Solar fuels bevatten minstens 40 keer méér energie dan hetzelfde gewicht in batterijen", aldus Richard van de Sanden, die leiding geeft aan Differ ‘s solar fuels-onderzoek. "Ze zijn daarom ideaal om duurzame energie seizoenenlang op te slaan, maar ook voor transport over lange afstand zoals intercontinentaal vliegverkeer, of om de industrie van fossiele grondstoffen af te helpen."