CO2 + H2 een vraag

[Pieter122]

Beste allemaal.
Vanavond naar een lezing van André Kuipers geweest. Reuze interessant.
Hij vertelde dat in de shuttle de CO2 gebruikt wordt om met H2 water te maken.
Dat snap ik wel, maar hoe doen ze dat praktisch gezien ?
Op welke manier wordt welke energie toegevoegd ?
Kort gevraagd : Stel dat ik dat thuis wil doen, welke opstelling moet ik dan maken ?
Alvast hartstikke bedankt voor het antwoord.
O ja, en er was geen gelegenheid om vragen aan Kuipers te stellen.
 
Pieter.
 

[Pinokkio]

http://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction
 
Maar dat is niet iets wat je thuis kunt doen.

[Benm]

Wellicht wel interessant: Er hoeft geen energie te worden toegevoegd aan deze reactie, afgezien van het opwarmen van de reactor om te starten. Daarna is het proces exotherm en produceert dus zelfs warmte.

De energie komt uit H2, wat verkregen wordt uit water door electrolyse - in principe dus geleverd door zonnepanelen.

[Pinokkio]

Overigens is het niet zo dat die Sabatier-reactie daadwerkelijk netto water oplevert.
Het kost immers meer water om via elektrolyse de benodigde waterstof te produceren dan die reactie aan water produceert.
In feite wordt er op deze manier zuurstof uit de CO₂ teruggewonnen.
 
Wikipedia suggereert dat een deel van de benodigde H₂ extern aangevoerd wordt, maar dat is volgens mij onjuist. Er wordt geen H₂ vanaf de aarde naar het ISS gebracht. Het ISS heeft geen brandstofcellen, maar alleen zonnepanelen en accus.
Af en toe wordt er wel water naar het ISS gebracht met een raket.
 
In het ISS wordt water zoveel mogelijk teruggewonnen uit de waterdamp in de cabinelucht (uitademlucht), uit waswater, en zelfs uit de urine van de astronauten, en na zuivering hergebruikt.

[Pieter122]

Nou, mijn insteek was eigenlijk om op die manier het broeikasgasprobleem op te lossen ?
Iemand zin om mee te doen een projekt op te zetten ?

[Fuzzwood]

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cs501990c
 
Pas gepubliceerd werk van de groep waar ik ook in zit. Niet om reclame te maken of zo.

[xansid]

In het Rotterdamse havengebied zijn ze aan het nadenken over het afvangen en gebruiken van CO2 uit onder andere de omringende kassen voor de productie van syngas. Is dat ongeveer wat je hier bedoeld?

[Benm]

Syngas maken uit CO2 kan alleen als je een overschot aan waterstof hebt, wat op aarde bepaald niet het geval is.

In een ruimtestation kun je het maken door electrolyse van water - iets dat enorm veel energie kost, maar als voordeel heeft dat je het niet hoeft aan te leveren vanaf de grond. Zou je op aarde vanaf CO2 syngas proberen te maken ben je m.i. compleet onzinnig bezig en kun je beter de electriciteit naar het net leveren, waardoor elders minder kolen gestookt hoeven te worden. Dit ligt overigens anders met CO (koolmonoxide) wat nog wel een redelijk bruikbaar gas is en eventueel met methaan nog te reformen is tot een mengsel met de nodige waterstof als je daar behoefte aan hebt.

[xansid]

Dus het antwoord aan Pieter is samengevat:
Goed idee, maar niet uitvoerbaar omdat waterstof niet voorhanden is. Om waterstof te maken moet je veel energie toevoegen, en over het algemeen stoten we bij de productie van energie weer CO2 uit.

[Pinokkio]

Het juiste antwoord is: Geen goed idee als het doel is het klimaat opm aarde te redden. Want het kost altijd veel meer energie om de benodigde waterstof te produceren dan de energie-inhoud van de koolwaterstof (methaan, methanol, diesel, of wat dan ook) die met het CO₂/H₂ syngas mengsel geproduceerd kan worden. Bovendien kost het ook nog eens energie om de CO₂ te verkrijgen, door het af te vangen uit rookgasssen (of hoe dan ook), en de fabriek om de koolwaterstof te produceren verbruikt ook nog eens energie.
En wanneer die koolwaterstof gebruikt wordt komt de CO₂ toch weer vrij in de atmosfeer.
Voor het klimaat is het veel beter om CO₂ ondergronds op te slaan.
 
Waarom gebeurt er dan toch onderzoek op dit gebied en bestaan er zelfs enkele fabrieken die koolwaterstoffen produceren uit syngas?
Omdat het daar in feite niet om het klimaat gaat, maar om geld.
Stel men produceert syngas uit goedkope kolen (bijvoorbeeld door kolenvergassing), en produceert daarmee methaan. Als 1 MJ steenkool daarbij maar 0,5 MJ aan methaan oplevert, dan kan dat toch interessant zijn als aardgas drie keer zoveel waard is per MJ als steenkool.

[Benm]

Voor gas valt dat nog wel mee - ik denk niet dat er veel productie is waarbij men van kool naar methaan gaat, tenzij dat methaan ter plekke wordt gebruikt op een locatie waar geen aardgas beschikbaar is.

Wat je veel ziet is synthese van vloeibare brandstoffen die begint met steenkool. Dit proces stamt uit WO-2 en was toen noodzakelijk gezien de nazi's niet over voldoende olie beschikten maar wel steenkool hadden. China heeft momenteel hetzelfde probleem, en is druk bezig met het bouwen van dergelijke installaties. De VS had ook plannen, maar die zijn goeddeels geschrapt sinds de productie van schalie-olie en gas daar op stoom is gekomen.

Het is natuurlijk ook een politieke kwestie: onafhankelijkheid van importolie valt te realiseren als je beschikt over kolen. Dat geldt overigens net zo goed voor aardgas waarmee je vrij gemakkelijk methanol (en daaruit de rest) kunt produceren.

[Pinokkio]

Er zijn maar een paar fabrieken die methaan (synthetisch aardgas) maken uit syngas van een kolenvergasser.
 
Er zijn ook niet veel fabrieken die vloeibare koolwaterstoffen maken uit syngas.
Sasol in Zuid Afrika begon daarmee ten tijde van het apartheidsregime, vanwege olieboycot. Momenteel hebben ze samen met Qatar Petroleum het Oryx project in Qatar.
Shell heeft daar samen met Qatar Petroleum het Pearl project.
Zowel Oryx als Pearl maken syngas uit methaan (steam reforming).
 
Beide projecten hebben een slecht energetisch rendement, maar omdat benzine en diesel veel meer waard zijn (per MJ) dan aardgas is het toch economisch. Althans, als de olieprijs niet nog verder daalt.
 
Goed voor het klimaat of milieu of de mensheid is het in ieder geval niet.
Het zou veel beter zijn als we massaal in autos op aardgas zouden gaan rijden, in plaats van dat aardgas omzetten in benzine en diesel.
 
Maar het klimaat speelt hier geen enkele rol, het gaat enkel en alleen om geld.

[Benm]

Rijden op aardgas gebeurd wel hier en daar, bijvoorbeeld in maleisie (kuala lumpur) rijden de meeste taxis op methaan (cng). Dat is wel een aftermarket-aanpassing overigens, er zit een soort duikfles onder de motorkap gemonteerd (serieus) - genoeg voor stadsritjes, weinig roet etc.

Maar goed, met kolen kun je niet zoveel anders dan ze verstoken in een energiecentrale (of je moet met een stoomtrein in de weer willen). Door coal liquefaction kun je het gebruiken als brandstof voor transport, en dat zijn natuurlijk niet alleen autos die regelmatig kunnen tanken. Een vliegtuig op aardgas zie ik zo snel niet gebeuren, en voor een schip is het ook niet de handigste brandstof (als is het wel mogelijk met cryogene opslag).

[Pieter122]

Tjemig, ik heb wel wat losgemaakt geloof ik.
Ik dacht als volgt : Er zijn gigantische oppervlakken op aarde waar je windmolens of zonnepanelen kunt plaatsen, maar die zo ver van de bewoonde wereld af liggen, dat dat niet handig is.
Wél kun je er tienduizenden molens kwijt of tientallen, honderden vierkante kilometers panelen.
 
Als je daar ter plekke de CO2 uit de lucht haalt, en van water H2 produceert met die molens en panelen, dan maak je methaan ( kun je per schip naar land vervoeren ) en je haalt CO2 uit de lucht.
Bij verbranding van methaan ontstaat dan wel weer CO2, maar dan heb je gewoon een kringloop en kunnen we in Groningen ook stoppen met gas delven.
Zal wel te simpel gedacht zijn, maar als we op deze manier verder gaan, krijgt m'n opa alsnog gelijk, met z'n eeuwige uitspraak dat de wereld ten onder gaat.

[Marko]

Het probleem met reacties met gassen is dat die bij normale druk nauwelijks verlopen. Bij CO₂ komt daar nog bij dat de concentratie in de atmosfeer minder dan 1 promille is, met andere woorden: het wordt een mega-toer om een zinnige hoeveelheid CO₂ bij elkaar te krijgen en deze omzetting uit te voeren.
 
Dit nog los van het feit dat aardgas niet per se veel makkelijker te transporteren is dan waterstof.
 
Al met al zou het makkelijker zijn om een stroomkabel aan te leggen.