Koreaans-Amerikaanse technologie zet CO2 uit zeewater om in steen

De oceaan neemt ongeveer 30 procent van alle door mensen uitgestoten CO2 op. Onderzoekers van het Koreaanse KAIST en het Amerikaanse MIT hebben nu een systeem ontwikkeld dat die opgeloste CO2 omzet in vaste kalksteen, zodat de koolstof voorgoed wordt vastgelegd en de oceaan weer ruimte krijgt om nieuwe CO2 op te nemen.

Van opgelost gas naar steen

Zeewater bevat veel opgeloste anorganische koolstof, de verzamelnaam voor CO2 en aanverwante stoffen die in het water zijn opgelost. Het team onder leiding van professor Dong-Yeun Koh, in samenwerking met de groep van professor T. Alan Hatton van MIT, bouwde een elektrochemisch systeem dat deze koolstof omzet in calciumcarbonaat: hetzelfde stabiele mineraal waar kalksteen en schelpen van gemaakt zijn. Zodra de koolstof in deze vaste vorm zit, keert die niet meer terug naar de atmosfeer. Het zeewater kan daardoor opnieuw CO2 uit de lucht opnemen, alsof een vat dat leegloopt zich vanzelf weer vult. Deze aanpak van koolstofafvang uit zee wordt gezien als een veelbelovende route om de opwarming van de aarde af te remmen.

Het probleem met kalkaanslag opgelost

Bestaande technieken voor dit soort koolstofverwijdering liepen vaak vast op een simpel probleem: mineraalaanslag. Net als kalkaanslag in een waterkoker zet calciumcarbonaat zich vast op de elektroden, waardoor het systeem verstopt raakt en steeds minder goed werkt. Dat betekent vaker schoonmaken, onderdelen vervangen en hogere energiekosten. De onderzoekers losten dit op met een nieuw ontwerp: een bundel holle, draadvormige elektroden. In deze opstelling vormen de mineralen zich buiten de elektrode in plaats van erop, terwijl waterstofbelletjes die vanzelf ontstaan tijdens de elektrolyse-achtige reactie als een borsteltje de elektrode schoonvegen. Zo blijft het systeem continu werken zonder te verstoppen.

120 uur non-stop getest

In proeven met zeewater van het Zuid-Koreaanse eiland Jeju draaide het systeem meer dan 120 uur onafgebroken en stabiel. Het verwijderde daarbij 80 tot 90 procent van de opgeloste anorganische koolstof uit het water en verbruikte tot 54 procent minder stroom dan bestaande technieken. Als bijproduct ontstonden ook zuivere waterstof en magnesiumhydroxide, een stof die wordt gebruikt in onder meer milieuvriendelijke industriële toepassingen. Dat maakt het systeem niet alleen efficiënter, maar ook economisch aantrekkelijker.

Omdat het apparaat compact en modulair is opgebouwd, kan het volgens de onderzoekers worden ingebouwd op schepen, offshore-installaties en andere maritieme industrie. Het team wil de technologie opschalen naar grootschalige systemen die een rol kunnen spelen bij het behalen van klimaatneutraliteit. Professor Koh benadrukt dat de methode kan bijdragen aan zowel permanente koolstofopslag als de versnelling van commerciële toepassingen voor koolstofverwijdering uit zee.