Wetenschappers maken brandstof van CO2: 'vergeten' metaal maakt goedkope waterstof mogelijk
In dit artikel:
Onderzoekers van Yale University en de University of Missouri laten in een recente studie in Chem zien dat mangaan — goedkoop, overvloedig en veilig — met slimme moleculaire aanpassingen CO2 efficiënt kan omzetten in formiaat (mierenzuur). Die omzetting maakt formiaat inzetbaar als vloeibare waterstofdrager: het is makkelijker te bewaren en te vervoeren dan gasvormige waterstof en kan op verzoek weer waterstof leveren voor brandstofcellen.
Tot nu toe waren de beste katalysatoren voor deze CO2‑naar‑formiaat‑reactie gebaseerd op dure edelmetalen zoals palladium en iridium. Eerder faalde mangaan omdat het tijdens de reactie snel instabiel werd. De doorbraak van het team komt voort uit een wijziging in het ligand — het moleculaire raamwerk rond het mangaanatoom — waarbij een extra donoratoom werd ingebracht. Daardoor blijft de mangaan‑katalysator veel stabieler en langer actief, en volgens de onderzoekers presteert hij in omzettingsefficiëntie zelfs beter dan veel edelmetaalkatalysatoren. “Het is bijzonder dat een goedkoop en overvloedig metaal zo’n complexe chemische reactie kan uitvoeren,” zegt Nilay Hazari.
De impact reikt verder dan alleen waterstofbrandstofcellen. Omdat het ontwerpprincipe van ligandversterking toepasbaar is op diverse reacties, kan mangaan een rol spelen in de productie van groene chemicaliën, synthetische brandstoffen en kunstmest zonder fossiele grondstoffen. Dat maakt CO2‑hergebruik economisch aantrekkelijker en opent praktische routes voor schaalbare, betaalbare waterstoftechnologie — een belangrijke stap voor de energietransitie. Justin Wedal noemt het ligandontwerp veelbelovend en wijst erop dat zo’n goedkoop metaal echt verschil kan maken voor betaalbare waterstofproductie uit CO2.
Kort samengevat: door een eenvoudig maar doeltreffend chemisch tweak hebben onderzoekers aangetoond dat een goedkoop, veelvoorkomend metaal een eeuwenoude afhankelijkheid van zeldzame edelmetalen kan doorbreken, met mogelijke toepassingen in transport, industrie en circulaire chemie. De volgende stappen zijn opschaling, levensduurtesten en integratie in praktische systemen om de belofte in echte industriële processen waar te maken.