Over de hele wereld maken mensen zich steeds meer zorgen over de uitstoot van kooldioxide (CO2). Zeker, sceptici over klimaatverandering stellen redelijke hypothesen die suggereren dat klimaatveranderingen slechts een natuurlijke, wereldwijde cyclus zijn - en wij mensen zullen er gewoon uit moeten komen. Maar het idee dat mensen bijdragen aan klimaatverandering wordt steeds meer geaccepteerd. Als reactie daarop denken wetenschappers na over manieren om de uitstoot van broeikasgassen (BKG) door mensen te verminderen.
Een manier is om brandstoffen te maken die geen koolstofdioxide als bijproduct produceren, zoals fossiele brandstoffen dat doen. Biobrandstoffen zoals cellulose-ethanol gemaakt van maïs of switchgrass stoten nog steeds CO2 uit wanneer ze worden verbrand voor energie, maar in veel kleinere hoeveelheden - maar liefst 85 procent minder [bron:Wang]. Het verbranden van waterstof om een auto aan te drijven produceert geen kooldioxide; het enige bijproduct is water. En elektriciteit geproduceerd uit hernieuwbare bronnen zoals wind- of zonne-energie produceert helemaal geen uitstoot.
Het probleem met deze technologieën is dat ze nog in ontwikkeling zijn. Onderzoekers worden geconfronteerd met obstakels zoals kosten en netto-energieratio -- input van energie versus energie-output -- die olie aantrekkelijker maken dan alternatieve brandstofbronnen. Dat is belangrijk, want onze wereld wordt aangedreven door olie. Van de vliegtuigen die reizen mogelijk maken, tot de vrachtwagens die voedsel vervoeren en de energiecentrales die onze elektriciteit produceren, olie domineert de wereldeconomie.
Het is een vrij goede vraag:als we afhankelijk zijn van olie, maar ons zorgen maken over de uitstoot van kooldioxide, waarom vangen we dan niet gewoon de CO2 die we uitstoten op?
Eigenlijk onderzoeken onderzoekers dit nu. Professor Chris Jones van het Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) en zijn team hebben een materiaal bedacht dat hypervertakte aminosilica wordt genoemd. (HAS) dat de uitstoot van kooldioxide opvangt en opslaat.
Dus zullen we straks uitlaatpijpen vinden op auto's van HAS, en wat is dit eigenlijk eigenlijk voor materiaal? Ontdek het op de volgende pagina.
Zullen de uitlaatpijpen van onze auto's in de nabije toekomst worden gemaakt van dit spul dat hypervertakte aminosilica (HAS) wordt genoemd? Dr. Chris Jones zegt van niet; het opslaan van gevangen koolstof uit al die uitlaatpijpen zou te duur zijn. In plaats daarvan richten Jones en zijn team van het Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) zich op een nog grotere bron van kooldioxide-emissies:energiecentrales.
Je zou elektriciteit kunnen zien als schone energie. Maar heb je er ooit over nagedacht waar elektriciteit vandaan komt? Omdat het een energiedrager is, haalt elektriciteit zijn energie uit een andere bron. In de Verenigde Staten komt het grootste deel van die energie - 50 procent - uit steenkool [bron:Pew]. Elektriciteitscentrales over de hele wereld gebruiken genoeg fossiele brandstoffen voor de productie van energie om 26 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot voor hun rekening te nemen; transport (inclusief vliegtuigen, treinen en auto's) is wereldwijd goed voor 13 procent [bron:IPCC].
Jones heeft zijn zinnen gezet op het opruimen van schoorstenen. HAS kan helpen door CO2 te adsorberen. De Georgia Tech-onderzoekers gebruikten covalente binding (twee moleculen combineren door hun elektronen te verbinden) om aminen te binden -- op stikstof gebaseerde organische verbindingen -- met silica (kwarts) [bron:Georgia Tech]. Het resultaat is aminosilica , een poederachtige substantie die eruitziet als wit zand. Binnen de substantie worden een aantal takken die op bomen lijken geboren uit de binding, vandaar de naam:hypervertakte. Aan de uiteinden van de takken bevinden zich aminosites die CO2 opvangen.
Toen HAS werd gecombineerd met zand, ontdekten de chemici dat de resulterende verbinding in staat was om koolstofdioxide op te vangen wanneer rookgassen - emissies gevonden in schoorstenen - er doorheen gingen.
De HAS-verbinding vangt niet alleen CO2 op, maar blijft eraan hangen. Om de kooldioxide vrij te maken, moet het materiaal worden verwarmd en de vrijgekomen CO2 kan worden opgevangen en opgeslagen (als gas of gekoeld in vloeibare vorm) in een proces dat koolstofvastlegging wordt genoemd. . Dit is eigenlijk spannender dan het klinkt. Het zal niet alleen de CO2-uitstoot verminderen, het maakt het ook mogelijk om de opgevangen CO2 te hergebruiken voor het voeden van de voorraad biobrandstoffen. Een bedrijf kweekt algen in Louisiana voor gebruik als biobrandstof. De algen worden gevoed met opgevangen CO2 [bron:EcoGeek].
Hypervertakte aminosilica heeft enkele voordelen ten opzichte van andere methoden voor koolstofvastlegging. Ten eerste is het recyclebaar. HAS kan steeds opnieuw worden gebruikt; de Georgia Tech-onderzoekers testten één batch 12 keer en ontdekten dat er geen merkbare afname in adsorptie was [bron:Georgia Tech]. En het materiaal wordt ook niet aangetast door vocht, wat een pluspunt is aangezien er waterdamp aanwezig is in rookgassen. Het is ook laag op de vereiste energie-input; de enige benodigde energie komt van de opwekking van de warmte waardoor de CO2 vrijkomt.
Maar er zijn enkele uitdagingen waarmee het project wordt geconfronteerd. Ten eerste genereert de CO2/amine-reactie die het koolstofdioxide aan de takken bindt, warmte. De onderzoekers ontdekten dat de aminosilica CO2 het beste vastlegt bij lage temperaturen, dus ze moeten uitzoeken hoe ze de geproduceerde warmte snel kunnen kwijtraken, zodat de CO2 bindt. Een ander probleem is hoe de verbinding precies moet worden aangebracht. Kan het in rookstapels worden verpakt? Kan het materiaal worden geproduceerd in verwijderbare schijven die schoorsteenopeningen afdekken?
Hoewel HAS misschien nooit in uitlaatpijpen zal worden gevonden, als de Georgia Tech-onderzoekers de kooldioxide-emissies van de energieproductie alleen kunnen verlagen, zullen ze een nieuwe manier hebben geboden om onze broeikasgasproblemen op te lossen.
Bezoek de volgende pagina voor meer informatie over klimaatverandering en andere gerelateerde onderwerpen.
