Nieuwe materialen op waterstofbasis: de enorme mogelijkheden van waterstof ontginnen

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 23 april 2024

Samenvatting inzicht

Wetenschappers hebben een methode bedacht om waterstofsulfide, een industrieel bijproduct met een vieze geur, om te zetten in bruikbare waterstof en zwavel met behulp van lichte en gouden nanodeeltjes. Deze aanpak vereenvoudigt het proces en kan de kosten voor de industrie verlagen en tegelijkertijd deuren openen voor schonere energiebronnen, zoals het omzetten van zeewater in waterstofbrandstof. Deze vooruitgang heeft verstrekkende gevolgen, van het terugdringen van de milieuvervuiling tot het hervormen van de mondiale energiemarkten en het creëren van nieuwe werkgelegenheid in de groene economie.

Nieuwe context van waterstofbasismaterialen

In 2022 ontwikkelden ingenieurs en wetenschappers van Rice University een innovatieve methode voor petrochemische raffinaderijen om waterstofsulfidegas, een problematisch bijproduct met de onaangename geur van rotte eieren, om te zetten in waardevol waterstofgas en zwavel. Deze vooruitgang is met name relevant voor industrieën die betrokken zijn bij de verwijdering van zwavel uit aardolie, aardgas, steenkool en andere producten, waar de productie van waterstofsulfidegas een belangrijk probleem is. Het proces maakt gebruik van gouden nanodeeltjes om de omzetting van waterstofsulfide in waterstof en zwavel in één enkele stap te katalyseren, uitsluitend aangedreven door licht. Deze methode vertegenwoordigt een verschuiving ten opzichte van traditionele methoden zoals het Claus-proces, dat complexer is en zwavel maar geen waterstof produceert. 

De technologie, in licentie gegeven aan Syzygy Plasmonics, een in Houston gevestigde startup, belooft een kosteneffectievere oplossing voor de sanering van waterstofsulfide met potentiële toepassingen buiten industriële omgevingen, waaronder de behandeling van rioolgas en dierlijk afval. Op een ander front heeft een internationaal onderzoeksteam vooruitgang geboekt bij de productie van waterstof rechtstreeks uit zeewater door middel van elektrolyse, waarbij de behoefte aan zeer zuiver water wordt omzeild. Deze methode zou de waterbronnen voor de productie van waterstof aanzienlijk kunnen uitbreiden, waarbij de oceanen van de aarde als een vrijwel oneindige hulpbron kunnen worden benut. 

Door een zuurlaag over de katalysatoren aan te brengen, slaagden de onderzoekers erin de uitdagingen die gepaard gaan met zeewaterelektrolyse, zoals de aanwezigheid van chloorionen en de vorming van onoplosbare vaste stoffen, te verminderen. Deze aanpak behoudt niet alleen de efficiëntie van elektrolyse, maar opent ook de deur naar het gebruik van verschillende soorten water, waaronder kraan- en natuurlijk zoetwater. Nu de vraag naar waterstof toeneemt, zoals het Internationaal Energieagentschap aangeeft, zou deze ontwikkeling een cruciale rol kunnen spelen bij het voldoen aan de mondiale energieverbruiksbehoeften met een duurzame en overvloedige hulpbron.

Disruptieve impact

De trend naar het gebruik van op waterstof gebaseerde materialen voor energie- en afvalsanering vertegenwoordigt een aanzienlijke verschuiving in de manier waarop industrieën met milieu-uitdagingen kunnen omgaan. Voor individuen zou de grotere beschikbaarheid van schone energiebronnen kunnen leiden tot duurzamere levensstijlkeuzes, zoals auto's die worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen die alleen water uitstoten. Door deze technologieën toe te passen, zouden bedrijven kunnen profiteren van lagere bedrijfskosten en betere profielen van maatschappelijk verantwoord ondernemen, waardoor afvalbijproducten mogelijk worden omgezet in waardevolle hulpbronnen. Bovendien zou deze verschuiving de werkgelegenheid kunnen stimuleren in nieuwe sectoren die zich richten op de ontwikkeling en het onderhoud van de infrastructuur voor waterstoftechnologie.

Voor overheden kunnen strategische investeringen in onderzoek en de opschaling van waterstofproductietechnologieën een land positioneren als leider in de opkomende groene economie. Door regelgevingskaders vast te stellen die de adoptie van waterstoftechnologieën aanmoedigen, kunnen overheden de nationale CO2-voetafdruk aanzienlijk verkleinen en aan de internationale klimaatverplichtingen voldoen. Bovendien zou de transitie van openbaar vervoer en gemeentelijke diensten naar waterstofenergie kunnen dienen als model voor de acceptatie van schone energie, waardoor de deelname van de particuliere sector zou worden aangemoedigd.

Op mondiale schaal heeft de verschuiving naar op waterstof gebaseerde materialen en technologieën het potentieel om de energiegeopolitiek te veranderen. Landen met overvloedige hernieuwbare energiebronnen kunnen belangrijke spelers worden in de waterstofeconomie, waardoor de afhankelijkheid van de wereld van landen die fossiele brandstoffen exporteren, afneemt. Bovendien zou, naarmate de technologie voor de productie van waterstof uit zeewater zich verder ontwikkelt, de toegang tot schone energie billijker kunnen worden, wat mogelijk de economische vooruitzichten voor kust- en eilandstaten zou kunnen veranderen.

Implicaties van nieuwe materialen op waterstofbasis

Bredere implicaties van nieuwe materialen op waterstofbasis kunnen zijn: 

• Meer investeringen in duurzame energieprojecten, zoals zonne- en windparken, om elektrolyse voor de productie van waterstof aan te drijven.
• Ontwikkeling van nieuwe veiligheidsnormen en -voorschriften voor de opslag, het transport en het gebruik van waterstof, waardoor de veiligheid voor publiek en milieu wordt gewaarborgd.
• Een verschuiving van de focus van de auto-industrie naar waterstofbrandstofcelvoertuigen, wat leidt tot een daling van de productie van benzine- en dieselauto's.
• Het creëren van nieuwe werkgelegenheid in de sectoren waterstofproductie, distributie en brandstofceltechnologie, waardoor de arbeidsmarkt wordt gediversifieerd.
• Stedelijke en regionale planning waarin waterstofinfrastructuur wordt geïntegreerd, zoals tankstations en hernieuwbare energiebronnen, waardoor schonere steden worden bevorderd.
• Transformatie van de energiesector met waterstof als belangrijke speler in de vraag naar opslag en balancering van het elektriciteitsnet, waardoor de energiezekerheid en onafhankelijkheid worden vergroot.
• Uitbreiding van de mondiale handelsroutes voor waterstof, waarbij landen die rijk zijn aan hernieuwbare energiebronnen exporteren naar landen die schone energie nodig hebben.
• Verschuivingen in het consumentengedrag naar duurzamere producten en energiebronnen, gedreven door een groter bewustzijn en beschikbaarheid van oplossingen op waterstof.

Vragen om te overwegen

• Hoe kan de overstap naar waterstofbrandstof uw dagelijkse woon-werkverkeer en reisgewoonten veranderen?
• Hoe kunnen individuen en bedrijven bijdragen aan de versnelling van de adoptie van waterstoftechnologie?