Ik besluit mijn licht op te steken in het Technologiepark van de UGent, waar onderzoekers vandaag nieuwe, klimaatneutrale brandstoffen bestuderen op basis van CO2 en zonlicht. Twee internationale autoriteiten binnen de chemie, professor Mark Saeys, expert koolstofomzetting en katalyse, en professor Steven P. Nolan, expert organometaalchemie en katalyse, staan samen aan het hoofd van een multidisciplinair project, CO2PERATE.

Professoren, leg eens uit, wat gebeurt er binnen het CO2PERATE-project?

“Vaak vertel ik een anekdote,” gaat professor Saeys van start, “die voor mij helemaal duidelijk maakt waar dit project over gaat. De anekdote gaat zo: aan het begin van de jaren 1980 circuleerden over de hele wereld foto’s van afgestorven bossen en meren waarvan de vispopulatie aan het uitsterven was. De oorzaak? Zure regen. Die was het resultaat van brandstoffen met een te hoge concentratie van onder andere zwavel. Die zwavel vermengde zich - bijvoorbeeld via uitlaatgassen - met regenwolken tot zwavelzuur, en kwam zo opnieuw in de natuur terecht. Met verstoorde ecosystemen en ecologische drama’s tot gevolg.”

“Vóór de schokkende berichten over zure regen de wereld rondgingen, was het toegestaan dat er tot één procent zwavel in benzine zat. Naar aanleiding van de zure regens zette de overheid een nieuwe standaard: een maximum van vijftig deeltjes per miljoen tegen 2005. Waarop de industrie moord en brand schreeuwde. Hier en daar claimden wetenschappers dat het technisch en financieel onhaalbaar was om zwavel efficiënt uit brandstoffen te halen.”

“Maar andere wetenschappers gingen aan het werk en slaagden er uiteindelijk in die strenge standaarden te bereiken met behulp van een katalysator,” vervolgt Saeys. “Katalyse is een proces waarbij een chemische reactie sneller of efficiënter verloopt dankzij een toegevoegde hulpstof, die zelf niet verbruikt wordt.”

“Binnen het CO2PERATE-project brengen we state-of-the-art wetenschappelijke expertise samen van de Universiteit Gent, Universiteit Antwerpen en KU Leuven. De deelnemende vakgroepen ontwikkelen onafhankelijk, op basis van hun eigen sterktes, katalysetechnologieën waarmee ze CO2 naar mierenzuur en methanol omzetten. Met als energiebron hernieuwbare zonne-energie. We ontwikkelen dus verschillende wegen of technologieën die leiden naar een niet-fossiele, circulaire brandstof.”

Mierenzuur en methanol zijn volgens jullie brandstoffen met een groot potentieel als milieuvriendelijk alternatief voor fossiele brandstoffen. Mierenzuur wordt ook ‘waterstof 2.0’ genoemd.

Saeys: “Klopt. Mierenzuur is een schone, klimaatneutrale energiedrager - net als waterstof, maar dan makkelijker in gebruik. Want mierenzuur is ook bij kamertemperatuur vloeibaar en hoeft niet onder extreme druk te worden opgeslagen, zoals waterstof. Een andere troef: mierenzuur is niet ontvlambaar en kan niet ontploffen.”

“Mierenzuur is een schone, klimaatneutrale energiedrager - net als waterstof, maar dan makkelijker in gebruik”

“Mierenzuur (HCOOH) ontstaat door waterstof (H2) te laten reageren met CO2. De CO2 die bij de verbranding vrijkomt, werd eerder uit de lucht - of uit de industrie - gehaald. Je gebruikt dus niet minder, maar ook niet méér CO2 dan er al in de atmosfeer aanwezig is. En de energie die het hele proces doet draaien, komt rechtstreeks van de zon.”

De grondstof voor dat mierenzuur is koolstofdioxide - bekend als ‘s werelds notoirste oorzaak van de opwarming van de aarde, wanneer het in de atmosfeer of de oceanen terechtkomt. Waar is CO2 te vinden, en op welke manier maken jullie er een grondstof van?

“Koolstof is overal - mensen ademen het uit, het maakt deel uit van elektronica, voeding, auto’s, textiel, bouwmaterialen, verpakkingen.” vertelt Saeys. “We leven in een koolstofgebaseerde samenleving. En die laat overal sporen van CO2 na.”

“In Vlaanderen wordt de meeste CO2 uitgestoten door het opbranden van fossiele brandstoffen. Die CO2 komt vrij bij diffuse bronnen, zoals auto’s of kachels, en bij puntbronnen - bijvoorbeeld raffinaderijen, elektriciteitscentrales of hoogovens. De puntbronnen zorgen voor de helft van de hele Vlaamse uitstoot, en die uitstoot is relatief makkelijk op te vangen en te controleren. Met CO2PERATE werken we met CO2 uit puntbronnen,” legt Nolan uit.

“CO2 wordt door de natuur wel terug opgenomen via groene planten en oceanen, maar dat gebeurt erg langzaam. Met CO2PERATE proberen we een manier te ontwikkelen om die CO2 om te zetten in brandstoffen en chemische bouwstenen, even snel als we hem uitstoten. Zo kunnen we die CO2 in een cirkel blijven hergebruiken en verdwijnt de nood aan onaangeroerde fossiele energiebronnen. Ondertussen doet de natuur haar werk en verdwijnt CO2 traag maar gestaag uit de lucht, waardoor de totale CO2-balans afneemt met de tijd.”

Wat zijn volgens jullie de voordelen van een CO2-gebaseerde brandstof in vergelijking met elektrische auto’s?

“Vandaag is het zo dat elektrische auto’s heel wat elektrische capaciteit vergen om snel opgeladen te worden. Traag opladen duurt nu zo’n acht à tien uur, da’s een duidelijk nadeel tegenover tanken aan de pomp. Een elektrische laadpaal die een autobatterij even snel zou opladen, zou een vermogen nodig hebben gelijk aan het elektriciteitsverbruik van 70 woningen - ontzettend veel dus, dat kunnen we met ons huidige elektriciteitsnetwerk niet bolwerken,” legt Saeys uit.

“De auto’s van een hele wijk snel opladen met het nu beschikbare elektriciteitsnetwerk, ligt niet voor de hand. Als het ons lukt om zonne-energie efficiënt te ‘vangen’ in CO2-brandstoffen, zou dat ervoor zorgen dat we onze huidige standaard kunnen aanhouden - brandstoffen tanken aan de pomp. Dan hoeven we ons huidige wagenpark inderdaad niet te vervangen door elektrische exemplaren - wat toch een hele investering én een grote milieubelasting is.”

“Het voordeel van een alternatieve brandstof voor onze benzine- of dieselwagens, is ook dat het grote infrastructuurwerken uitspaart - zoals een aangepast elektriciteitsnet, of wegen die voorzien zijn op de zwaardere elektrische auto’s. Als onze huidige infrastructuur ook binnen 20 of 30 jaar nog (deels) inzetbaar is, zou dat inderdaad een grote winst kunnen zijn,” stelt Saeys.

En het verhaal over de zure regens?

“De reden waarom ik die anekdote graag vertel, is omdat ze twee dingen duidelijk maakt,” zegt Saeys. “Als wetenschappers doorzetten vinden ze uiteindelijk wel een oplossing voor ontzettend veel problemen - zolang ze de wetten van de thermodynamica maar respecteren. (lacht) Daarnaast is het geen ramp om standaarden aan te passen aan de noden van het milieu. De impact van het CO2-probleem gaat nog veel verder dan die van zure regens. Belangrijk is ook dat de overheid bij het zure regens-probleem geen keuze maakte voor één bepaalde technologie - de nieuwe standaard moest gewoon gehaald worden, punt.”

“Als wetenschappers doorzetten vinden ze uiteindelijk wel een oplossing voor ontzettend veel problemen”

Nolan: “Met CO2PERATE proberen we het mogelijk te maken om in bepaalde (economische) contexten de best beschikbare technologie te selecteren. Ons idee is trouwens dat er niet één oplossing is voor het CO2-probleem, maar vele kleintjes. Daarom is het zo interessant dat in dit project verschillende mogelijkheden naast elkaar tot ontwikkeling komen, die elkaar kunnen bestuiven en waarbij de wetenschappers van elkaar bij kunnen leren. Voorbij de competitie, naar samenwerking. CO2PERATE, what’s in a name.” (lacht)