Zweedse onderzoekers hebben een doorbraak bereikt die de productie van zonnebrandstof drastisch goedkoper kan maken. Dankzij gewoon ijzer kan zonlicht nu efficiënter worden omgezet in energie, wat het einde van fossiele brandstoffen een stap dichterbij brengt.
Wetenschappers uit Zweden hebben een belangrijke ontdekking gedaan die het toekomstperspectief van zonnebrandstof radicaal kan veranderen. Volgens de studie, gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society, laat onderzoek van de Universiteit van Lund zien dat ijzer – goedkoop, overvloedig en milieuvriendelijk – efficiënt kan worden ingezet om zonlicht om te zetten in bruikbare energie.
Waarom zonnebrandstof zo duur is
Zonnebrandstof werkt doordat licht-absorberende moleculen een elektrische lading overdragen naar zogenaamde acceptormoleculen. Dat is cruciaal om energie op te slaan in vormen zoals waterstof.
Tot nu toe verliep dat proces bij ijzergebaseerde systemen vaak inefficiënt: de acceptormoleculen hechten zich te snel aan de katalysator, waardoor veel energie verloren gaat. Dat was een belangrijke reden waarom dure zeldzame aardmetalen vaker werden gebruikt.
Onverwachte rol van naburige moleculen
Met behulp van geavanceerde computermodellen ontdekten de onderzoekers dat de omgeving van een molecuul een grote rol speelt. Naburige moleculen kunnen helpen bij het overdragen van lading, zelfs als het directe proces vastloopt.
“Het was verrassend dat de omgeving zo cruciaal bleek te zijn,” zegt Petter Persson, chemisch onderzoeker aan de Universiteit van Lund. “Onze simulaties laten onverwachte mechanismen zien waarbij de interactie met naburige moleculen de vorming van energierijke producten mogelijk maakt.”
Deze inzichten kunnen de energieverliezen bij ijzergebaseerde zonnebrandstofsystemen drastisch verminderen en de efficiëntie aanzienlijk verhogen.
Zonnebrandstof als hét alternatief
Zonnebrandstof biedt een duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen. In tegenstelling tot stroom van zonnepanelen kan zonnebrandstof worden opgeslagen en getransporteerd via bestaande infrastructuur. Groene waterstof bijvoorbeeld kan gebruikt worden voor zwaar transport, de chemische industrie of als warmtebron.
Door de doorbraak met ijzer wordt zonnebrandstof niet alleen duurzamer maar ook betaalbaarder. Dure zeldzame aardmetalen zijn niet langer nodig, waardoor opschaling naar grootschalige productie realistischer wordt.
Volgende stappen
Hoewel deze ontdekking een cruciale eerste stap is, zijn er nog meerdere uitdagingen. De studie richt zich vooral op het scheiden en overdragen van lading, de eerste stap in het productieproces van zonnebrandstoffen. Voor een volledig werkend systeem moeten de vervolgstappen, zoals de uiteindelijke vorming van waterstof, efficiënt en stabiel verlopen.
Persson benadrukt dat deze inzichten nieuwe wegen openen voor veelvoorkomende metalen: “Op de lange termijn kan dit leiden tot goedkopere en duurzamere zonnebrandstoffen – een belangrijke bouwsteen in de wereldwijde energietransitie.”
Einde van fossiele brandstoffen dichterbij
Met deze ontdekking lijkt een van de grootste obstakels voor ijzergebaseerde zonnebrandstofsystemen geslecht. De weg is vrijgemaakt voor een toekomst waarin zonnebrandstof betaalbaar, efficiënt en opschaalbaar is. Gewoon ijzer – een van de meest voorkomende metalen op aarde – kan zo een sleutelrol gaan spelen in de wereldwijde energietransitie en het einde van fossiele brandstoffen dichterbij brengen.
