Ga verder na de inhoud
CO2 vangen met aerosol-apparaatjes
Onderzoek

CO2 vangen met aerosol-apparaatjes

We kunnen CO2 vangen en recycleren. Onderzoekers van Campus Diepenbeek ontwikkelen daar een nieuwe generatie chemische reactoren voor.

5 minuten
25 februari 2021

Wie klimaatverandering zegt, zegt ook al snel CO2 – het broeikasgas koolstofdioxide. Wetenschappers werken hard aan een oplossing: ze proberen CO2 te vangen en te recycleren. Bij de industrieel ingenieurs van Campus Diepenbeek doen ze dat met miniatuurversies van chemische reactoren: een aerosoltoestel dat in je broekzak past.

CO2 komt vrij als we fossiele brandstoffen zoals benzine of diesel verbranden, en bij grootschalige houtkap en veeteelt. Het gas hoopt zich op en vormt als het ware een warm deken in onze atmosfeer: zo stijgt de temperatuur op aarde en raakt het klimaat ontregeld. Het goede nieuws is dat we van CO2 als afvalproduct een grondstof kunnen maken, maar dan moeten we het wel eerst ‘vangen’ – afvangen, zoals de specialisten het noemen.

Er bestaan al methodes voor CO2-afvang, maar die doen soms meer kwaad dan goed. De afvangapparatuur vergt immers ook energie, die nog niet altijd hernieuwbaar is, en water. Dat water moet later weer gescheiden worden van de CO2 en ook dat vergt weer energie. Je wil uiteindelijk dat het sop de kolen waard is en de eindbalans positief uitdraait voor het klimaat.

“De oplossing voor de klimaatverandering moet van de chemie komen”, vindt professor Mumin Enis Leblebici van het Centrum voor Industriële Procestechnologie (CIPT) in Diepenbeek. Zijn onderzoeksteam doet onderzoek naar nieuwe chemische reactoren die CO2 kunnen afvangen of recycleren.

De standaard chemische reactor is een glazen vat en werkt als volgt: chemicaliën inbrengen, mengen, opwarmen of afkoelen. Doordat er dan een chemische reactie plaatsvindt, krijg je een nieuw product dat de voorloper is van de meeste verven, plastics en geneesmiddelen.

Chemische reactoren 145610

Vernevelen

Maar een nieuw type reactor kan ook lucht zuiveren en zo kan je bijvoorbeeld CO2 afvangen. Dat is de aerosolreactor. Die ziet er helemaal niet meer uit als een grote, glazen tank – zoals de normale chemische reactor – maar is eerder een klein vernevelapparaatje zoals je bij de apotheek kan halen. Alleen gaat het hier niet om medicatie te inhaleren, maar wel om koolstofdioxide te capteren.

De druppeltjes die verneveld worden vormen eigenlijk een visnet voor CO2, legt professor Leblebici uit: “In die vernevelde druppels zitten chemicaliën en die reageren met het licht. Door die reactie kunnen de druppeltjes de CO2 in de lucht te pakken krijgen. De kunst is om de druppels met de juiste grootte te vernevelen die – zoals de mazen van een visnet – precies groot genoeg moeten zijn om een bepaalde vis – in dit geval de CO2 – te vangen. De volgende stap is alle druppels met CO2 weer te verzamelen. Daar slagen we zeer goed in.”

De aerosolreactor is een goede kandidaat-oplossing voor CO2-afvang, vervolgt Leblebici. “In vergelijking met de standaard afvangapparatuur is onze reactor goedkoper om te maken en heeft hij minder water nodig. Dat betekent 60 procent minder energiekost. De bedoeling is dat de aerosolreactor een standaardfilter in de schoorstenen van de industrie wordt.”

Bij de aerosolreactor vernevelen we druppels met chemicaliën erin die reageren met het licht en CO2 vangen.

Monoliet

De onderzoekers experimenteren ook nog met een andere, nieuwe chemische reactor: de monolietreactor. Daar moet je je geen reusachtig rotsblok bij voorstellen, integendeel: de reactor past in je broekzak. Leblebici toont een paar prototypes die met een 3D-printer – uit één stuk, vandaar monoliet – gemaakt zijn: kleine, bijna transparante blokjes waardoor buisjes van kleiner dan een millimeter lopen.

“Je laat continu een vloeistof of een gas door de buisjes stromen terwijl de reactor bestraald wordt met licht. Dat licht zorgt voor een chemische reactie en zo wordt de vloeistof of het gas omgezet in het product dat je wil maken. Onze monolietreactor is de meest energie-efficiënte reactor die werkt op basis van licht.”

De vloeistoffen of gassen die door de buisjes van zo’n monolietreactor stromen, kunnen afvalproducten zijn. Je vertrekt bijvoorbeeld van het afvalproduct glycerol, een restproduct van biodiesel. “Door de fotochemische reactie van het licht met de glycerol die door zo’n monolietreactor stroomt, krijg je uiteindelijk andere bruikbare chemicaliën, zoals zuren en oplosmiddelen. Denk bijvoorbeeld aan aceton.” En het interessante: met deze reactor kan je CO2 ook omzetten naar iets anders dat je als grondstof kan gebruiken, zoals een biobrandstof of naar grondstoffen voor bouwmaterialen of geneesmiddelen.

Zowel de aerosolreactor als de monolietreactor werkt op basis van zonlicht: “Je zou onze reactoren chemische zonnepanelen kunnen noemen. Alleen gebruiken wij het zonlicht niet om elektriciteit op te wekken, maar om rechtstreeks chemicaliën aan te maken.” Licht is klimaatvriendelijk én goedkoop als energiebron.

Het gaat van de CO2 uit de fabrieksschoorsteen naar een nieuwe grondstof: een biobrandstof of een grondstof voor bouwmaterialen of geneesmiddelen.

Fabrieksschoorsteen

Leblebici ziet het mogelijk om in de toekomst zijn twee types reactoren te combineren om de CO2-kringloop te sluiten. “Het gaat van de CO2 uit de fabrieksschoorsteen naar een nieuwe grondstof. Met de aerosolreactor kunnen we CO2 capteren en in een later stadium kunnen we die CO2 met onze monolietreactor omzetten naar een nuttige grondstof.”

Het onderzoek van Leblebici maakt deel uit van het Moonshot-programma van de Vlaamse overheid dat de Vlaamse industrie CO2-neutraal wil hebben tegen 2050. “We hebben niet veel tijd meer. Het is nu zaak om wat we in het labo kunnen doen in zeer kleine hoeveelheden te vertalen naar een grote, industriële schaal: hoe grijp je tonnen CO2 per minuut en zet je die efficiënt om in iets anders? Tegen 2025 willen we samen met de partners een prototype in een fabriek uittesten. Dat zoeken we uit hier in Diepenbeek. Aspirant-studenten industrieel ingenieur die daaraan willen meewerken, zijn welkom!”

Heeft dit onderzoek je nieuwsgierig gemaakt naar meer?

Ontdek ons onderzoek en opleidingen.