Een laboratorium in China laat zien dat CO₂ uit de lucht kan worden omgezet in de bouwstenen voor brandstof, met enkel zonlicht en water. Deze doorbraak opent de deur naar synthetische brandstoffen die fossiele olie overbodig kunnen maken.
Kunnen auto’s straks tanken zonder een druppel olie? Wetenschappers van de Chinese Academy of Sciences en de Hong Kong University of Science and Technology hebben een systeem ontwikkeld dat CO₂ uit de lucht en water omzet in koolmonoxide. Een cruciale bouwsteen voor benzine en andere brandstoffen.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Communications, werkt het systeem onder natuurlijk zonlicht en gebruikt het water als enige elektronenbron, zonder extra chemicaliën.
Terwijl commerciële systemen zoals Aircela al kant-en-klare benzine produceert, richt het Chinese systeem zich op het onderliggende probleem: CO₂ rechtstreeks uit de lucht halen en omzetten met zonlicht en water. Het labresultaat is een belangrijke stap richting brandstoffen die fossiele olie overbodig kunnen maken.
Inspiratie uit de natuur
Het idee is geïnspireerd op natuurlijke fotosynthese: planten gebruiken zonlicht om water en CO₂ om te zetten in energierijke moleculen. Veel eerdere laboratoriumsystemen verloren hun energie snel. Ze verbruikten bovendien de “opofferingschemicaliën” die ze nodig hadden.
Het Chinese team ontwierp daarom een nieuw soort katalysator: een zilver-geoptimaliseerd wolfraamtrioxide (Ag/WO₃) materiaal dat fungeert als een charge reservoir en lichtgeëxciteerde elektronen kan opslaan en op het juiste moment vrijgeven.
Zo werkt het
Wanneer zonlicht het wolfraam-silvermateriaal raakt, slaan de elektronen die vrijkomen energie op in het reservoir. Deze energie wordt vervolgens gebruikt om CO₂ te reduceren tot CO met behulp van een cobalt-fthalocyanine katalysator. De onderzoekers konden op deze manier ongeveer 1,5 millimol koolmonoxide per gram katalysator per uur produceren. Dat is ruim honderd keer meer dan met de katalysator alleen.
Belangrijk is dat dit proces zonder fossiele brandstoffen of giftige additieven plaatsvindt en volledig werkt onder natuurlijk zonlicht. Water fungeert alleen als bron van elektronen, niet als brandstof zelf.
Van CO naar benzine
Koolmonoxide klinkt misschien als een vervuilend gas, maar in de chemische industrie is het een cruciale bouwsteen voor synthetische brandstoffen. Via industriële routes zoals Fischer-Tropsch-synthese kan CO gecombineerd worden met waterstof om benzine, diesel of kerosine te maken. Het Chinese onderzoek biedt een schone manier om CO te produceren, rechtstreeks uit CO₂ in de lucht, zonder olievelden aan te boren.
Andere groepen, zoals onderzoekers aan de Universiteit van Cambridge, experimenteren ook met kunstmatige bladeren die zonlicht, CO₂ en water gebruiken om brandstof te maken. Het Chinese systeem onderscheidt zich door het inorganische charge reservoir, dat de energieopslag en elektronenoverdracht efficiënter maakt en koppeling aan verschillende katalysatoren mogelijk maakt.
Stap naar praktische toepassing
Het systeem bevindt zich nog in het lab, maar het bewijst dat zonlicht CO₂ kan omzetten in een bruikbare brandstofbasis. De volgende stap is opschalen en koppelen aan industriële processen om daadwerkelijk benzine of andere koolwaterstoffen te produceren.
Deze doorbraak laat zien dat kunstmatige fotosynthese geen verre droom meer is, maar een realistische route biedt naar duurzame brandstoffen die fossiele olie kunnen vervangen.
