De groep onderzoekers was op zoek naar een methode om met behulp van een nanomembraan kooldioxide in methanol om te zetten. Ze ontdekten iets dat veel interessanter is. Hebben we de missing link gevonden om alternatieve energiebronnen definitief door te laten breken?
Energie goedkoop, batterijen niet
Op dit moment bevinden in het grootste deel van de wereld de kosten voor zonne-energie zich al onder de kostprijs van fossiele brandstoffen. Het bewijs zie je in China. Het autocratische regime in Beijing staat niet bepaald bekend om het onnodig geld weggooien, idealisme of milieubewustzijn, maar de hoeveelheid geïnstalleerde zonnepanelen in China overtreft de rest van de wereld nu met stukken. De reden hierachter is simpel. Duurzame energiebronnen zijn goedkoper.
Er is nog één belangrijk probleem met de alternatieve energiebronnen zon en wind. Ze zijn niet op te slaan en kunnen geen energie on demand leveren. Onze batterijen en andere opslagmethoden zijn gebrekkig – de beste, pumped hydro (opslaan in stuwmeren), neemt 99% van alle opslagcapaciteit in de VS voor zijn rekening. Hier in Nederland en België proberen we ons te redden met gascentrales die bij piekvraag aangeschakeld worden. Daarom kunnen we voorlopig nog niet om fossiele brandstoffen heen.
Daar lijkt nu verandering in te komen.
Alcohol uit kooldioxide
Ethanol is de scheikundige term voor de harddrug die wij als alcohol kennen. Er zijn meer alkanolen (het verzamelbegrip voor alle koolwaterstoffen met een extra -OH-groep) dan alleen ethanol. De eenvoudigste alkanol is de stof methanol: H3C-OH. Ethanol is langer: H3C-CH2-OH. Chemisch gezien is het makkelijker om uit CO2 methanol te maken. Je voegt waterstof toe. Eén zuurstofatoom wordt van dekooldioxide afgetrokken en verbindt zich met een waterstofmolecuul tot water. Het andere zuurstofatoom blijft aan de koolstof vastzitten; beide atomen verbinden zich met twee waterstofmoleculen zodat zich naast water, het methanolmolecuul vormt. Ethanol is veel lastiger te vormen en wordt dan ook meestal uit biomassa geproduceerd. Er zijn minimaal twee stappen nodig voor de productie van ethanol.
De scheikundig onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory onderzochten de omzetting van kooldioxide en water (géén waterstof) in methanol, met behulp van elektriciteit. Als katalysator gebruikten ze koperen nanodeeltjes en grafeen nanodraadjes. Er gebeurde vervolgens iets geheel onverwachts. Er vormde zich geen methanol, maar ethanol. De verklaring, volgens de onderzoekers: op de spits toelopende toppen van de koolstof nanodraadjes, de ‘spikes’, vormt zich een extreem sterk lokaal elektrisch veld. Klaarblijkelijk wrikt dit de C=O bindingen los, waardoor zich in twee stappen ethanol vormt. In de eerste stap, denken ze, het instabiele dimeer van koolmonoxide, O=C=C=O. In de tweede stap verandert dit in ethanol. De brutoreactie is 
. m.a.w. kooldioxide en water worden verbruikt en er vormt zich ethanol en loog.
Na enig prutswerk bleek de opbrengst erg hoog. Maar liefst 60-70% van de toegevoerde elektrische energie wordt omgezet in ethanol. Ter vergelijking: lithium-ion batterijen, op dit moment de standaard, halen 80-90%. Loodaccu’s nog minder.
Olie niet meer nodig
Als dit systeem massaal geproduceerd kan worden (en volgens de onderzoekers is dat in principe vrij eenvoudig, al hebben ze nog niet door hoe het precies werkt), kan dit wel eens de doorbraak betekenen van zonne- en windenergie. Het complete wagenpark kan met een minimale aanpassing overschakelen op ethanol in plaats van benzine. Ook particulieren zouden met hun eigen zonnepanelen alcohol kunnen produceren voor eigen gebruik. Piekvermogens door windmolens en zonnepanelen kunnen direct worden omgezet in de chemische energie van ethanol.
Is dit alleen maar goed nieuws? Er is een klein minpuntje. Zolang de alcohol maar niet gedronken wordt. Er zitten namelijk de nodige giftige stoffen in. Die zullen er eerst uit moeten worden gedestilleerd voor het goedje gedronken kan worden. Gelukkig zijn daar al wél goede alternatieven voor…
Maar wat is er tegen methanol? Het hoeft toch niet gedronken te worden?
In IJsland wordt toch ook brandstof uit CO2 gemaakt?
Maar als iedereen dit binnenkort thuis kan doen kan de overheid er geen belasting op heffen. Dus zal de overheid wel met ‘hele goede argumenten’ komen om een en ander te traineren.
Maar voor de rest: fantastische ontdekking weer – bovenop al iets oudere berichten om energie uit CO2 op te wekken.
(Zul je zien dat als de hele wereld dit soort dingen gaat toepassen, er al snel weer te weinig CO2 in de atmosfeer zit om nog verder energie uit op te wekken. :P )
Tja dan zullen de fossiele brandstoffen weer uit de kast gehaald worden misschien.
En dan zal de overheid daar misschien accijns op gaan heffen.
Of ze verzinnen weer een andere melkkoe.
Heb ik een paar dagen geleden al over gelezen. Mooie ontwikkeling vind ik, voorkomt ook een hoop werkeloosheid in de auto-industrie en de motoren bouw. Elektrische aandrijvingen en voorzieningen zijn fascinerend tegenwoordig, de opslag mogelijkheden worden steeds beter:
http://www.curioctopus.nl/read/10196/een-heroplaadbare-batterij-met-een-levensduur-van-400-jaar-per-ongeluk-uitgevonden-door-deze-student
Nadeel hiervan is, dat ik dat gierend geweld mis van de traditionele machines waar ik aan gewend ben. Beide ontwikkelingen doen ons milieu geen kwaad, dus waarom niet………
Volgens mij heeft ethanol voordelen tenopzichte van methanol omdat de energie dichtheid hoger. Dit komt omdat de keten van koolstof en waterstof langer is. De OH groep aan het eind van het molecuul bevat maar weinig energie. Je kunt dan per liter op ethanol verder rijden dan op methanol. De voorkeur voor ethanol heeft dan ook niets met de consumptie ervan te maken. Uit allerlei niet eetbare plantaardige materialen of voedingsmiddelen die niet economisch rendabel zijn, zoals de zaden van een heleboel grassoorten, bomen enz maar die wel in overvloed in de natuur voorkomen kan ook ethanol worden gemaakt. De zaden en bessen van deze planten bevatten zetmeel of zelfs suikers. Beukennoten bevatten volgens een boek wat ik heb gelezen over eetbare planten tot wel 17% suikers die dus kan worden vergist. Deze ethanol kan worden gedistilleerd dmv zonnecollectoren. Dit is in mijn ogen een veel natuur vriendelijkere oplossing dan grote saaie fabrieken die het landschap ontsieren.