Nieuws

Elektrisch veld kraakt aardgas

Arjen Dijkgraaf |
(Bio)procestechnologie, Anorganische chemie, Duurzaamheid & Energie, Katalyse

Met een elektrisch veld kun je de katalytische omzetting van methaan in synthesegas dusdanig stroomlijnen dat het ook in een kleine reactor betaalbaar wordt. Het kan een einde maken aan het affakkelen van methaan dat vrijkomt bij de oliewinning, denken Jean-Sabin McEwen en collega’s van Washington State University.

In ACS Catalysis spreken ze het vermoeden uit dat er meer heterogeen gekatalyseerde reacties zijn die je met zo’n elektrisch veld een boost kunt geven - achteraf ligt het voor de hand maar niemand lijkt het ooit te hebben uitgeprobeerd.

Dat affakkelen is milieutechnisch uiterst ongewenst maar vaak zit er tot nu toe niets anders op. Veel olievelden liggen ver van de bewoonde wereld en het aardgas, dat samen met de olie omhoog komt, kun je daar eigenlijk alleen weg krijgen als je het eerst op de een of andere manier vloeibaar maakt. En tientallen jaren onderzoek heeft nog steeds geen betaalbare manier opgeleverd om dat te doen. Alle processen die in aanmerking komen, werken tot nu toe met hoge temperaturen en/of drukken. Dat betekent dat ze pas rendabel worden als je ze op zeer grote schaal uitvoert om de energieverliezen te beperken, en de meeste olievelden zijn daar veel te klein voor.

De foto laat het resultaat zien: de fakkels van het Bakken-olieveld in de staat North Dakota zijn vanuit de ruimte uitstekend zichtbaar.

McEwen heeft nu computersimulaties uitgevoerd van een van die bestaande processen, namelijk nikkelgekatalyseerde stoomreforming. Daarbij zet je methaan en water om in synthesegas, een mengsel van koolstofmonoxide en waterstof. Daarna kun je de waterstof gebruiken om elektriciteit op te wekken in een in een brandstofcel, of je kunt het gasmengsel in een tweede reactor laten doorreageren tot synthetische benzine of diesel.

In grote raffinaderijen werkt dat prima. Maar op kleine schaal is de werktemperatuur van minstens 850 °C een bezwaar, net als de overmaat water die je nodig hebt en de snelle deactivering van het nikkel door ‘coke’ oftewel roetaanslag.

Simulaties met dichtheidsfunctionaaltheorie laten nu zien dat je al die bezwaren in één keer oplost door een elektrisch veld aan te leggen over de nikkelkatalysator. Als je de oriëntatie en de veldsterkte correct kiest, worden met name de polaire watemoleculen in een optimale hoek ten opzichte van het nikkeloppervlak gedraaid, zodat de reactie veel gemakkelijker verloopt. De temperatuur kan lager, je hebt minder water nodig en de roetvorming vermindert sterk.

De eerste experimenten lijken te bevestigen dat de theorie klopt.

bron: Washington State University

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven