Elektriciteit en kooldioxide maken vloeibare brandstof: Stel je eens voor dat je elektriciteit gebruikt voor de aandrijving van je auto ook al heeft je auto gewoon een benzinemotor. Onderzoekers van de UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science hebben voor de allereerste keer een methode gedemonstreerd waarbij met behulp van elektriciteit kooldioxide CO2 wordt omgezet in de vloeibare brandstof isobutanol.
Ook vandaag de dag is het nog steeds moeilijk om geproduceerde elektriciteit van bijvoorbeeld windmolens en zonnepanelen efficiënt op te slaan. In een studie van James Liao en zijn team gepubliceerd op 30 maart 2012 in Science, wordt een werkwijze beschreven voor het opslaan van elektrische energie als chemische energie in een hogere alcohol die kunnen worden gebruikt als vloeibare transportbrandstof. “Bij de huidige manier om elektriciteit op te slaan met lithium-ion batterijen, is de energiedichtheid laag, bij het opslaan als een vloeibare brandstof, is de energiedichtheid juist zeer hoog.,” aldus Liao. ”Daarnaast hebben we de mogelijkheid om elektriciteit te gebruiken als transportbrandstof waarbij er aan de huidige infrastructuur niets verandert hoeft te worden.” Liao en zijn medewerkers maakten genetisch een lithoautotrophic microorganisme genoemd R. eutropha H16 die isobutanol en 3-methyl-1-butanol kan produceren in een electro-bioreactor met kooldioxide als enige koolstofbron en elektriciteit als enige energieverbruik.
Zonnepanelen en CO2
Fotosynthese is het omzetten lichtenergie in chemische energie, opgeslagen in de structuur van suiker. Er zijn twee delen te onderscheiden in het proces van fotosynthese namelijk een lichtreactie en donkerreactie. Bij de lichtreactie wordt zonne-energie omgezet in chemische energie. Bij de donkerreactie, die CO2 omzet in suiker, is geen licht nodig. “We zijn nu in staat om de lichtreactie te splitsen van de donkerreactie. In plaats van het gebruik van biologische fotosynthese maken we gebruik van zonnepanelen om het zonlicht om te zetten in elektrische energie, vervolgens in een chemisch halffabricaat, en dit gebruiken om koolstofdioxide te fixeren voor de productie van brandstof. Deze methode werkt efficiënter dan bij het biologisch systeem.” Bij de biologische systemen, zijn grote landbouwgebieden vereist. Echter, omdat Liao de methode niet vereist dat de lichte en donkere reacties op elkaar plaatsvinden, zonnepanelen, kunnen bijvoorbeeld worden gebouwd in de woestijn of op daken.
Theoretisch is de waterstof opgewekt door zonne-energie kan de CO2-conversie rijden in lithoautotrophic micro-organismen ontworpen om hoge energie dichtheid vloeibare brandstoffen te synthetiseren. Maar de geringe oplosbaarheid, lage massa-overdrachtsnelheid en de veiligheidsproblemen bij waterstof limiteert de efficiëntie en schaalbaarheid van de processen. In plaats daarvan ontdekte Liao’s team dat mierenzuur een gunstige vervanging is en een efficiënte energiedrager is. “In plaats van het gebruik van waterstof, hebben we mierenzuur als de tussenpersoon. We maken gebruik van elektriciteit om mierenzuur te genereren en gebruik vervolgens het mierenzuur om de CO2-fixatie in bacteriën van energie te voorzien waarbij in het donker isobutanol en hogere alcoholen worden geproduceerd.”
“We hebben het principe aangetoond, en nu we denken dat we kunnen opschalen,” zei hij. “Dat is onze volgende stap.” De studie werd gefinancierd door een subsidie van het Amerikaanse ministerie van Advanced Research Projects Agency Energy-Energy (ARPA). Het produceren van brandstof uit CO2 en zonlicht. Wil jij ook overstappen van energie.