Voor het klimaat zijn ze vaak niet zo proper, die poetsproducten. Vele zijn geproduceerd op basis van fossiele brandstoffen en leiden zo jaarlijks tot miljoenen tonnen CO2-uitstoot. Ik draai het om: met een nieuwe technologie gebruik ik CO2 als basis voor poetsproducten.
Hoe proper zijn jouw poetsproducten?
Voor de gevestigde huisvrouw of -man is het ongetwijfeld een gekend probleem, kalkaanslag in de badkamer en meer bepaald het toilet. Gelukkig lossen we dit eenvoudig op met enkele handige poetsproducten. Efficiënt, maar niet altijd even klimaatvriendelijk. Zo blijkt namelijk dat men in deze poetsproducten mierenzuur gebruikt, HCOOH voor de chemici. Een brandend goedje dat snel komaf maakt met de kalkresten, maar hoofdzakelijk geproduceerd wordt uit fossiele grondstoffen zoals aardgas en aardolie. Tijdens de productie en het gebruik van poetsproducten komen daardoor jaarlijks miljoenen tonnen CO2 vrij in onze atmosfeer. Hiervan zien we de gevolgen dagelijks op het nieuws: opwarming van de aarde, bosbranden, smeltende poolkappen en uitstervende ecosystemen.
Het wordt hoe langer hoe meer duidelijk dat we als maatschappij een stop moeten zetten op het gebruik van fossiele producten, maar betekent dit dan ook dat we binnenkort onze toiletten niet meer mogen poetsen? Gelukkig niet. Tijdens mijn doctoraatsonderzoek draaide ik dit om. Ik ontwikkelde een chemische reactor die CO2 omzet in mierenzuur. Dit enkel met behulp van hernieuwbare elektriciteit en water. Proper, zowel voor het klimaat als je badkamer.
De productie en het gebruik van mierenzuur is verantwoordelijk voor de emissie van miljoenen tonnen CO2 in onze atmosfeer.
Een boom in de palm van je hand
Met 16 cm² aan actieve oppervlakte, en een totaal gewicht van enkele kilogrammen past de ontwikkelde reactor nog net in de palm van je hand. Maar schijn bedriegt, deze kleine krachtpatser zet jaarlijks evenveel CO2 om als een volgroeide boom. Naast deze gigantische omzettingsgraad behaalt het ook een hoge zuiverheid aan mierenzuur en een laag elektriciteitsverlies. Dit was echter nog niet genoeg. Daarom richtte ik samen met enkele collega’s een start-up op, Oxylum. Via dit innovatief bedrijf staan we de komende jaren aan het roer om deze veelbelovende technologie te implementeren op industriële schaal. Een eerste pilootinstallatie produceert vanaf 2025 jaarlijks tot 1000 ton duurzaam mierenzuur. Hiervoor startten we reeds met de ontwerpplannen. Dit toont aan dat CO2 niet noodzakelijk een afvalproduct is en het hergebruik op industriële schaal haalbaar is.
De buizen voeren CO2 en water aan tot in de chemische reactor die ze met elektriciteit tot mierenzuur omvormt.
CO2 is een trage zwemmer
Maar hoe werkt dit dan juist, CO2 omzetten in bruikbare chemicaliën en dat enkel met behulp van hernieuwbare elektriciteit en water? Het is mogelijk met elektrolyse. Sommige kennen dit ongetwijfeld nog van de fysicalessen. Tijdens deze lessen legde je een elektrische stroom aan over twee in water geplaatste elektroden. In mijn experimenten voegde ik een derde ingrediënt toe, CO2, opgelost in het water. Vergelijk dit met bruiswater, waar de gasbelletjes (CO2) zichtbaar zijn zodra je de fles opent. De elektriciteit, het water en de opgeloste CO2 komen samen aan het oppervlakte van de metalen elektrode, de chemische start en mierenzuur wordt gevormd.
Hier liep het proces fout. Aangezien de chemische reactie plaatsvindt aan de oppervlakte van de elektrode, moet het opgeloste CO2 eerst door het water “zwemmen” tot aan de elektrode, ook diffusie genoemd. Maar helaas zwemt CO2 slecht. Het CO2 bereikt daardoor zeer traag de oppervlakte van de elektrode en de reactie verloopt te langzaam.
Door de configuratie van de chemische reactor aan te passen maak ik het mogelijk om CO2 rechtstreeks als gas te voeden. Hierdoor wordt CO2 niet langer opgelost in het water en voorkom ik de traagste stap (het “zwemmen” van de CO2). Zo produceert de reactor tot 10 keer meer mierenzuur. De hoeveelheid geproduceerd mierenzuur nam sterk toe, maar de efficiëntie van de reactor was te laag om het proces rendabel uit te voeren. Kort gezegd, er ging nog te veel elektriciteit verloren als warmte.
Om dit op te lossen keek ik voornamelijk naar het type elektrode, membraan en de hoeveelheid water in de cel. Door met deze drie parameters te spelen verhoog of verlaag ik de elektrische geleidbaarheid van chemische reactor. Zo zag ik dat bij hogere geleidbaarheid minder elektriciteit verloren gaat als warmte. Met deze aanpassingen is de reactor klaar voor verdere opschaling en industriële productie van mierenzuur. Dus, wie weet poets jij binnenkort ook je toilet met mierenzuur?
Bert De Mot dingt mee naar de Vlaamse PhD Cup 2022. Ontdek meer over dit onderzoek op www.phdcup.be.
