Nieuwe ontdekking maakt CO2 uit de lucht halen plots stuk eenvoudiger

Om de klimaatopwarming onder de grens van anderhalve graad te houden, zullen we naast uitstootbeperking ook CO₂ uit de lucht moeten halen. Dat afvangen en opslaan van koolstofdioxide lukte voorlopig alleen aan de bron, zoals de uitlaat van een elektriciteitscentrale.

Maar scheikundigen van de Universiteit van California in Berkeley hebben een nieuw type absorberend materiaal ontwikkeld dat ze baanbrekend noemen voor de strijd tegen de klimaatverandering. Het gaat om een ‘covalent organic framework’ (COF), een poreus materiaal dat CO₂ uit de omgevingslucht absorbeert.

Zoveel als een boom

‘We namen een poeder van dit materiaal, stopten het in een buis en lieten buitenlucht door het materiaal stromen om te zien hoe het zou presteren. Het was prachtig. Het materiaal zuiverde de lucht van werkelijk álle CO₂’, verklaart Omar Yaghi, hoogleraar scheikunde aan UC Berkeley en hoofdauteur van de publicatie in Nature.

Volgens Yaghi kan het nieuwe materiaal gemakkelijk worden gebruikt in bestaande koolstofafvangsystemen om CO₂ uit de uitstoot van raffinaderijen te verwijderen en zelfs uit de atmosfeer te ‘zuigen’ voor ondergrondse opslag.

Coauteur Zihui Zhou denkt dat amper 200 gram van het spul evenveel CO₂ kan opnemen als een boom, dat komt neer op ongeveer 20 kilogram per jaar.

‘Directe luchtafvang kan onze atmosfeer meer dan honderd jaar terugvoeren in de tijd. Op dit moment bedraagt de CO₂-concentratie 426 ppm, en misschien zitten we al aan 500 of zelfs 550 ppm wanneer we rookgassen volledig kunnen afvangen. Dus als we de concentratie weer willen terugbrengen naar pakweg 400 of 300 ppm, dan moeten we dat met directe luchtafvang doen’, zegt Zhou.

Amines

Yaghi is de uitvinder van COF’s, stijve kristallijne structuren met regelmatig verdeelde interne poriën die een groot oppervlak bieden voor gassen om zich te hechten. Ze behoren tot de sterkste chemische bindingen in de natuur. De poriën van het nieuwe materiaal - COF-999 - zijn aan de binnenkant bekleed met amines, waardoor er meer CO₂-moleculen kunnen worden opgenomen.

‘CO₂ uit de lucht vangen is zeer uitdagend. Het vergt veel energie, je hebt een materiaal nodig dat veel CO₂ kan opslaan, dat zeer selectief is, dat water- en oxidatiestabiel én recyclebaar is. Het moet een lage regeneratietemperatuur hebben en het moet op grote schaal toegepast kunnen worden. Dat is veel gevraagd voor een materiaal’, verklaart Yaghi.

‘Dit COF heeft een sterke chemisch en thermisch stabiele ruggengraat, het vereist minder energie en we hebben aangetoond dat het honderd keer kan hergebruikt worden zonder capaciteitsverlies. Van geen enkel ander materiaal is bewezen dat het zo goed presteert. Het is in principe het beste materiaal dat we hebben voor het direct afvangen van lucht’, besluit hij.