Even mijmeren over het CO2 –probleem.

Tijdens het weekend kwam er een laatstejaars van het middelbaar onderwijs in extremis nog een beetje uitleg vragen over koolstofchemie.
Het verbranden van koolwaterstoffen kwam daarbij ter sprake.

Koolwaterstoffen (KWS) zijn relatief eenvoudige stoffen die, zoals hun naam het duidelijk maakt, maar uit 2 atoomsoorten zijn opgebouwd: koolstof (C) en waterstof (H).
Een belangrijke groep van die KWS zijn in gebruik als brandstoffen: benzine, mazout, diesel,…
En bij die verbranding, komt energie vrij. Grotendeels onder de vorm van warmte.
Maar bij die verbranding wordt er ook CO₂ en H₂O gevormd.
Als we b.v. butaangas verbranden, verloopt de volgende reactie:

Ook bij biologische processen worden er koolstofverbindingen verbrand en ontstaat er CO₂ en H₂O.
Zolang die CO₂-productie de spuigaten niet uitloopt, kan de natuur die CO₂ via fotosynthese weer wegwerken en er zelfs bruikbare suikers en zuurstofgas van maken.

Maar!
De CO₂-productie loopt spijtig genoeg wel degelijk de spuigaten uit!
De fotosynthese kan niet meer volgen.
De CO₂- concentratie in de aardse atmosfeer neemt toe en zorgt voor een serre-effect. De aarde warmt op.

Mijn student wist dat ook allemaal.
En hij stelde de vraag waarom we het CO₂-probleem niet zouden oplossen door, via een chemische reactie, de CO₂ te splitsen in C en O₂.
Een goede vraag waar we eventjes over “doorgeboomd” hebben.

De wet van het behoud van energie leert ons: als er bij de verbranding van C tot CO₂ energie vrijkomt, dan zal er bij de splitsing van CO₂ in C en O₂ energie nodig zijn.
Van waar halen we die energie?
Toch niet uit de verbranding van aardolie of kolen zeker, want dan maken we meer CO₂ dan we kunnen splitsen omdat geen enkel proces met 100% rendement verloopt.
Zo eenvoudig is het dus niet.

Maar misschien kan zonlicht wel als energiebron gebruikt worden om die splitsing te realiseren.
In de Amerikaanse Sandia National Laboratories is men naarstig op zoek om CO₂ en H₂O met geconcentreerd zonlicht om te zetten in CO, H₂ en O₂.

Zoals je hierboven kan zien, kan CO + H₂ omgezet worden tot methanol.
En methanol kan als nuttige uitgangsstof voor de synthese van veel andere stoffen gebruikt worden.
Zelfs als men methanol verbrandt (als vervanger van benzines b.v.), dan is de CO₂-productie beduidend minder dan bij de verbranding van KWS: zie het cijfertje vóór CO₂ in de laatste reactie en dat vóór de CO₂ in de allereerste reactie van dit bericht.

Je ziet dat er koortsachtig naar oplossingen voor het CO₂-probleem gezocht wordt.
En om goed inzicht te krijgen in het probleem en de zoektocht naar oplossingen, is een beetje chemie nooit weg.
Mijn student had dat ook wel begrepen.
Ik hoop dat hij het goed doet op zijn examen.
Ik duim in elk geval.