Een nieuwe techniek om olie te verwerken, kan niet alleen grote gevolgen hebben voor raffinaderijen, maar ook voor de opslag van waterstof.
Hoewel de energietransitie in volle gang is en ‘elektriciteit’ een voorsprong neemt, lijkt de rol van waterstof nog niet uitgespeeld. De overtollige stroom van windturbines zou je bijvoorbeeld kunnen gebruiken om waterstof van te maken en de energie zo als het ware op te slaan. Efficiëntie is dan een probleem, maar ook de opslag zorgt voor de nodige hoofdbrekens. En op dat gebied hebben wetenschappers in Australië een ‘eurekamoment’ gehad.
Lees ook:
Gasscheiding
Nanotechnologie-onderzoekers Srikanth Mateti en Ian Chen van het Institute for Frontier Materials van de Deakin University zeggen dat ze heel efficiënte manier hebben gevonden om gassen te scheiden en in poeders op te slaan. Dat doen ze met mechanochemie; een methode die chemische reacties veroorzaakt met mechanische krachten (en dus niet zoals gebruikelijker, met bijvoorbeeld warmte, licht of elektriciteit). In dit geval wordt de mechanische kracht geleverd door roestvaststalen kogels die in draaiende cilinder (denk gesloten betonmolen) aan de zijkant omhoog rollen en dan weer naar beneden vallen.
“Momenteel gebruiken raffinaderijen een cryogeen proces,” zegt Chen. “Verschillende gassen komen samen uit de olie naar boven. Dus om ze te zuiveren en te scheiden, koelen ze de gassen af tot ze vloeibaar worden en warmen de boel vervolgens weer op. Verschillende gassen verdampen bij verschillende temperaturen, en zo scheiden ze die van elkaar.”
Dat is uiteraard een nogal energieverslindend proces. Met de nieuwe methode kunnen bijvoorbeeld koolwaterstofgassen uit ruwe olie van elkaar worden gescheiden met minder dan 10 procent van de energie die daar nu voor nodig is.
Het team ontdekte bovendien dat, als er boornitridepoeder in de cilinder wordt toegevoegd en ze de druk en de tijdsduur nauwkeurig regelen, bepaalde gassen door het poeder worden opgenomen. Zo kun je dus niet alleen waterstof van andere gassen scheiden, maar die ook meteen omzetten in een vaste vorm die heel veilig op te slaan en te transporteren is. Eenmaal op de plaats van bestemming, kan het gas worden ‘bevrijd’ door het poeder te verhitten.
Volkomen veilig
In een interview met New Atlas zegt Chen dat het proces duurzaam is. Het boornitridepoeder dat bij de eerste experimenten werd gebruikt verloor bij elke opslag- en afgiftecyclus maar een paar procent van zijn absorptievermogen. “Boornitride is zeer stabiel,” vertelt Chen, “Maar we kijken nog naar een behandeling die de poeders kan reinigen en hun absorptieniveau kan herstellen.”
Mateti vult aan: “Er is verder geen afval, het proces vereist geen agressieve chemicaliën en creëert geen bijproducten. Boornitride zelf is geclassificeerd als een chemische stof van niveau 0, dus iets wat volkomen veilig wordt geacht om in huis te hebben. Dit betekent dat je waterstof overal kunt opslaan en gebruiken wanneer het nodig is.”
Waterstofauto?
De ontdekking van de twee wetenschappers kan niet alleen een grote doorbraak betekenen voor het gebruik van waterstof in industriële processen, maar ook voor bijvoorbeeld in waterstofauto’s en trucks. “De huidige manier om waterstof op te slaan is in een tank onder hoge druk, of door het gas tot een vloeibare vorm af te koelen, zegt Chen.
”Beide vragen grote hoeveelheden energie, evenals gevaarlijke processen en chemicaliën. Wij laten zien dat er een mechanisch-chemisch alternatief is. Dat vereist geen hoge druk of lage temperaturen, dus het zou een veel goedkopere en veiligere manier zijn om bijvoorbeeld voertuigen op waterstof mee te ontwikkelen.”
Duurzame energie rukt op en fossiele brandstoffen moeten wijken. Welke landen profiteren van deze transitie en welke zitten straks met de gebakken peren? Je leest het allemaal in de zomereditie van KIJK.
Bronnen: Materials Today, Deakin University, New Atlas
Beeld: Deakin University