Met een vloeibaar amine als absorptiemiddel, een rutheniumkatalysator, waterstof en (liefst duurzame) energie kun je koolstofdioxide uit de atmosfeer efficiënt genoeg omzetten in methanol om te denken aan grootschalige toepassing. Dat claimen althans George Olah, Surya Prakash en collega’s van de University of Southern California.

Die CO₂ uit de atmosfeer heeft het nadeel dat het veel sterker verdund is dan CO₂ die uit schoorstenen komt. Het voordeel is echter dat je methanolfabriek niet naast zo’n schoorsteen hoeft te staan. Je kunt hem overal neerzetten waar je de beschikking hebt over zonne- of windenergie. Kun je die niet direct benutten, dan splits je er waterstof mee af uit water, waarna je die gasvormige waterstof tijdelijk vastlegt in de vorm van vloeibare en dus veel gemakkelijker te bewaren methanol.

Olah, die in 1994 een Nobelprijs won, experimenteert er al jaren mee. Op basis van zijn ideeën is op IJsland al een methanolfabriek gebouwd, die door eigenaar Carbon Recycling International (CRI) naar hem vernoemd is. Maar die werkt op geothermische stoom uit een authentieke IJslandse geiser, waar veel meer CO₂ in zit dan in lucht. Bovendien is de warmte gratis. Het toegepaste proces, heterogeen gekatalyseerd met koper- en zinkoxide bij 250 graden Celsius and 100 bar, wordt zonder die geiser nooit rendabel.

Het nieuwste idee, uitgewerkt door promovenda Jotheeswari Kothandaraman, is om het te proberen met een homogene katalysator. Voor de hand ligt dan een organorutheniumcomplex, maar begin vorig jaar meldde Kothandaraman in ChemSusChem dat je dan steevast mierenzuur krijgt in plaats van methanol. Dat kán heel erg aantrekkelijk zijn maar in dit geval is het de bedoeling niet.

Verrassend genoeg blijk je wel methanol te kunnen krijgen als je je CO₂ uit de atmosfeer betrekt. Om het daar uit te halen heb je een absorptiemiddel nodig, gewoonlijk kies je daarvoor een amine, en dat amine blijkt chemisch te kunnen samenwerken met rutheniumkatalysatoren.

Welk amine je precies neemt, lijkt voor de chemie niet zo veel uit te maken, maar het moet wel willen oplossen in hetzelfde solvent als de rutheniumkat. Kothandaraman koos voor pentaethyleenhexamine (PEHA), een kort ketenmolecuul. De katalysator heet Ru-Macho-BH (met de BH van boorhydride) en is eveneens een commercieel product.

De procedure is dat je eerst je PEHA-oplossing verzadigt met CO₂ door er lucht doorheen te laten borrelen, waarna je hem verwarmt tot 155 graden onder 50 bar waterstof. Na 55 uur is dan 79% van de CO₂ omgezet in methanol, meldden de onderzoekers onlangs in JACS. Die methanol bleken ze er simpelweg uit te kunnen destilleren, waarna ze de oplossing opnieuw konden gebruiken.

Echt energie-efficiënt lijkt het niet te zijn, maar als je toch nergens anders heen kunt met die energie is dat niet zo’n bezwaar.

In ChemistryWorld ziet een expert echter wel aankomen dat er altijd wat PEHA zal verdampen, wat milieutechnisch natuurlijk niet gewenst is.

bron: ChemistryWorld