Onderzoekers bouwen reactor op basis van een gloeilamp en pakken drie problemen tegelijk aan

In dit artikel:

Onderzoekers van de National University of Singapore (NUS) hebben een compacte chemische reactor ontwikkeld die werkt volgens het principe van een ouderwetse gloeilamp. Een dun metalen draadje wordt elektrisch verhit tot meer dan 1.200 graden Celsius, terwijl de rest van de installatie relatief koel blijft. Daardoor gaat minder energie verloren dan bij conventionele reactoren, die in hun geheel tot hoge temperaturen worden verwarmd met fossiele brandstoffen. De technologie kan in principe op duurzame elektriciteit draaien en maakt kleinere, lokaal inzetbare installaties mogelijk.

Een belangrijke toepassing is het winnen van waterstof uit ammoniak. Ammoniak is makkelijker op te slaan en te vervoeren dan waterstof en kan daarom als transportmiddel dienen. Op de plaats van gebruik moet het worden gesplitst in stikstof en waterstof. De NUS-reactor zette ammoniak vrijwel volledig om en bleef daarbij aanzienlijk kleiner dan bestaande systemen met een vergelijkbare capaciteit. De universiteit onderzoekt samen met een industriële partner hoe de techniek kan worden opgeschaald.

De reactor kan daarnaast polyethyleen en polypropyleen chemisch afbreken tot eenvoudige moleculen die opnieuw als grondstof voor plastic kunnen worden gebruikt. Dat is selectiever dan veel bestaande chemische recyclingmethoden, waarbij vaak een moeilijk bruikbare mix ontstaat. Zo kan de technologie bijdragen aan een circulaire chemische industrie.

Voor methaan ontwikkelden de onderzoekers een zogenoemd filament-katalysatorontwerp. Het methaan wordt vlak bij de gloeiende draad geactiveerd en reageert daarna in een koelere zone verder onder invloed van een katalysator. Deze scheiding verbetert de controle over het proces en maakt de productie mogelijk van onder meer ethyleen en aromatische verbindingen, belangrijke grondstoffen voor de chemische industrie. Ook ontstaat waterstof als bijproduct en worden ongewenste nevenreacties beperkt.

De drie toepassingen zijn afzonderlijk beschreven in Nature Chemical Engineering, Nature Communications en Nature Sustainability. NUS onderzoekt ook het gebruik van koolstofdioxide als grondstof. Commerciële toepassing vergt echter nog langdurige betrouwbaarheidstests en opschaling naar installaties die duizenden tonnen per jaar kunnen verwerken.