Nieuwe membranen reduceren CO2-uitstoot elektriciteitscentrales
Zes keer minder CO2-uitstoot door nieuw ontwikkelde membranen
17 maart 2010
Koolstofdioxide (CO2) is een belangrijke veroorzaker van het
broeikaseffect. Vooral elektriciteitscentrales stoten veel CO2 uit,
namelijk 60% van het totaal. Sander Reijerkerk van de Universiteit
Twente ontwikkelde twee nieuwe membranen die de uitgestoten CO2
afvangen. Beide membranen kunnen zorgen voor een vermindering van de
CO2-uitstoot met een factor zes. Reijerkerk promoveert 19 maart aan de
faculteit Technische Natuurwetenschappen.
De meeste elektriciteit wordt opgewekt met fossiele brandstoffen in
elektriciteitscentrales. Bij de verbranding van deze brandstoffen
blijft een mengsel van stikstof, waterdamp en koolstofdioxide ( CO2 )
over. De CO2 zorgt voor de meeste milieuproblemen. Zestig procent
van de totale CO2 -uitstoot wordt veroorzaakt door
elektriciteitscentrales. Sander Reijerkerk van de Universiteit Twente
ontwikkelde twee nieuwe membranen die deze CO2 eruit kunnen
filteren. Het voordeel van het gebruik van membranen ten opzichte van
andere methoden, zoals absorptie of cryogene destillatie, is dat ze
energiezuinig zijn en dat ze modulair zijn en dus gemakkelijk achter
elkaar te plaatsen zijn.
De Twentse promovendus liep tegen een tweetal moeilijkheden aan,
namelijk de grote hoeveelheden die elektriciteitscentrales uitstoten
en de relatief lage concentratie CO2 daarin (10 tot 15 % van de
uitstoot). Dit vereist membranen die grote hoeveelheden CO2 kunnen
doorlaten. Reijerkerk ontwikkelde twee verschillende membranen die
allebei een hoge doorlaatbaarheid hebben voor CO2 , maar
tegelijkertijd niet goed doorlaatbaar zijn voor de meeste andere
gassen. Hij nam als uitgangspunt zogenaamde multi-blokcopolymeren.
Deze rubberachtige polymeren worden al gebruikt voor de scheiding van
CO2 van andere gassen, maar zijn nog niet doorlaatbaar genoeg voor
het economisch rendabel scheiden van CO2 van stikstof bij
elektriciteitscentrales.
Een multi-blokcopolymeer bestaat uit zachte CO2 doorlaatbare
segmenten en harde, niet CO2 doorlaatbare segmenten die zorgen voor
de mechanische sterkte.
1
Figuur 1. Een multi-blokcopolymeer. De rode blokken zijn niet
doorlaatbaar voor CO2 , de zwarte lijnen wel.
Reijerkerk onderzocht daarom twee strategieën om de eigenschappen van
multi-blokcopolymeren te beïnvloeden en te sturen en zo de complete
prestaties van het membraan te verbeteren. In de eerste strategie
paste hij het polymeer op moleculair niveau dusdanig aan dat het zes
keer beter CO2 uit de andere gassen haalt. In de tweede strategie
voegde hij een additief toe aan een commercieel verkrijgbaar
multi-blockcopolymeer, waardoor ook hier de CO2 -doorlaatbaarheid met
een factor zes steeg. Bij een combinatie van deze twee strategieën
verwachten de onderzoekers een doorlaatbaarheid die nog hoger ligt.
Dit onderzoek is een eerste stap in de richting om de CO2 -uitstoot
te verminderen, door deze met speciale membranen af te vangen.
2
Figuur 2. Strategie 1 in beeld gebracht. Door het polymeer aan te
passen op moleculair niveau ontstaan grotere vlakken die de CO2
filteren (vergelijk figuur a met b).
Universiteit Twente