Klimaat & energie › Groene waterstof & e-fuels
Kernafval kan groene waterstofproductie efficiënter maken
Onderzoekers van de University of Sharjah denken een nuttige toepassing te hebben gevonden voor verbruikte splijtstof uit kerncentrales: het efficiënter maken van waterstofproductie. Straling en restwarmte van het kernafval zouden het proces van elektrolyse flink kunnen versnellen, zonder dat het water in aanraking komt met het radioactieve materiaal.
Waterstof geldt als veelbelovende schone brandstof: verbrand het met zuurstof en er komt alleen water uit. Maar waterstof is geen energiebron, het is een energiedrager. Er is altijd eerst energie nodig om het te maken. Op dit moment komt het meeste waterstof nog uit aardgas, wat allesbehalve groen is. De schonere manier om waterstof te maken is elektrolyse: water splitsen in waterstof en zuurstof met behulp van stroom. Het probleem is dat dit proces inefficiënt is en veel externe elektriciteit vraagt.
Onderzoekers van de University of Sharjah in de Verenigde Arabische Emiraten denken nu een onverwachte oplossing te hebben: kernafval. Verbruikte splijtstof uit kerncentrales is nog jarenlang te heet en te radioactief om direct te verwerken. Het moet eerst afkoelen in opslagbekkens. Volgens de onderzoekers kan dat afval in die wachtperiode wel al nuttig werk verrichten, namelijk het efficiënter maken van waterstofproductie. Belangrijk detail: het water komt daarbij nooit in direct contact met het radioactieve materiaal, dus er is geen besmettingsgevaar.
Vier manieren om afval te benutten
Het team beschrijft vier mogelijke methoden. De eerste is radiolyse: straling uit het kernafval splitst watermoleculen alvast gedeeltelijk voor, waardoor de daaropvolgende elektrolyse veel makkelijker verloopt en meer waterstof oplevert. De tweede methode gebruikt uranium uit het afval als katalysator, een stof die de chemische reactie versnelt zonder zelf te verbruiken. Zo'n uraniumkatalysator zou aanzienlijk goedkoper zijn dan de platina die nu vaak wordt gebruikt.
De derde methode werkt niet met elektrolyse, maar verbetert Steam-Methane Reforming, het proces waarmee wereldwijd het meeste waterstof uit aardgas wordt gemaakt. Ook hier zou de uraniumkatalysator een langere levensduur hebben doordat er minder koolstofaanslag ontstaat. De vierde methode is het simpelst: de restwarmte die kernafval nog jarenlang afgeeft, kan worden gebruikt om de chemische reacties op gang te houden. Dat scheelt een aparte verwarmingsinstallatie.
Nog geen fabriek, wel een concept
Het onderzoek is vooralsnog theoretisch en op laboratoriumschaal. Er is nog geen proefinstallatie die deze technieken combineert. Vragen over kosten, veiligheidsregels rond het werken met radioactief materiaal en opschaling naar industriële schaal blijven onbeantwoord. Toch is het idee volgens de onderzoekers de moeite waard om verder te onderzoeken. "Het gebruik van kernafval is een nieuwe manier om waterstof te produceren die een hardnekkig milieuprobleem omzet in een bruikbare hulpbron", aldus het team in een verklaring. "Waterstof is een veelbelovende energiedrager geworden nu de vraag naar duurzame en schone energiebronnen wereldwijd toeneemt."
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als kernafval daadwerkelijk waterstofproductie kan versnellen en goedkoper kan maken, ontstaat er een nuttige toepassing voor een grondstof die nu vooral als probleem geldt. Dat zou de energietransitie een duwtje in de rug kunnen geven, omdat groene waterstof nu vaak te duur en te inefficiënt is om fossiele varianten te verslaan. Het concept staat echter nog in de kinderschoenen en moet eerst buiten het laboratorium bewijzen dat het ook veilig en betaalbaar op te schalen is.
- Waterstof
- Een gas dat als energiedrager kan dienen: bij verbranding met zuurstof ontstaat alleen water, maar het moet wel eerst met energie worden geproduceerd.
- Elektrolyse
- Het proces waarbij een elektrische stroom door water wordt gestuurd om het te splitsen in waterstof en zuurstof.
- Radiolyse
- Het splitsen van watermoleculen door blootstelling aan straling, zoals de straling die vrijkomt uit kernafval.
- Verbruikte splijtstof
- Kernafval uit reactoren dat nog lange tijd radioactief en warm is en daarom jarenlang moet afkoelen in opslagbekkens.
- Katalysator
- Een stof die een chemische reactie versnelt zonder daarbij zelf te worden verbruikt.
- Steam-Methane Reforming
- Het belangrijkste industriële proces om waterstof te maken uit aardgas, momenteel de meest gebruikte methode wereldwijd.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
