Screenshot YouTube
Onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv zijn erin geslaagd om "groene" waterstof te produceren met behulp van groene stroom.
De waterstof wordt geproduceerd zonder luchtvervuiling, met een hoog rendement, met behulp van een biokatalysator. Waterstof is een noodzakelijke grondstof voor zowel de landbouw als de industrie, maar 95 procent van de waterstof die tegenwoordig in de wereld wordt geproduceerd, is "zwart" of "grijs" - geproduceerd uit steenkool of aardgas en stoot 9-12 ton kooldioxide uit voor elke ton van waterstof.
De nieuwe methode is ontwikkeld door promovendus Itzhak Grinberg en dr. Oren Ben-Zvi, onder begeleiding van prof. Iftach Yacoby van de School of Plant Sciences and Food Security van de Faculty of Life Sciences en prof. Lihi Adler-Abramovich van de School of Dental Medicine en het Centrum voor Nanowetenschap en Nanotechnologie. De veelbelovende onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Carbon Energy, gericht op geavanceerde materialen en technologie voor schone energie en CO2-emissiereductie.
"Waterstof is zeer zeldzaam in de atmosfeer", legt Itzhak Grinberg uit, "hoewel het wordt geproduceerd door enzymen in microscopisch kleine organismen, die de energie hiervoor halen uit fotosyntheseprocessen. In het lab 'elektrificeren' we die enzymen, dat wil zeggen dat een elektrode de energie levert in plaats van de zon. Het resultaat is een bijzonder efficiënt proces, zonder extreme omstandigheden, dat gebruik kan maken van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen zoals zonnepanelen of windturbines. Het enzym 'loopt echter weg' van de elektrische lading, dus het moet door chemische behandeling op zijn plaats worden gehouden. We hebben een eenvoudige en efficiënte manier gevonden om het enzym aan de elektrode te bevestigen en te gebruiken.”
De onderzoekers gebruikten een hydrogel (een gel op waterbasis) om het enzym aan de elektrode te bevestigen, en waren in staat groene waterstof te produceren met behulp van een biokatalysator, en met een efficiëntie van meer dan 90 procent; dat wil zeggen, meer dan 90 procent van de elektronen die in het systeem werden geïntroduceerd, werd zonder secundaire processen in de waterstof afgezet.
Prof. Iftach Yacoby legt uit: “Het materiaal van de gel zelf is bekend, maar onze innovatie is om het te gebruiken om waterstof te produceren. We drenkten de elektrode in de gel, die een enzym bevatte voor de productie van waterstof, hydrogenase genaamd. De gel houdt het enzym lang vast, zelfs onder elektrische spanning, en maakt het mogelijk om met grote efficiëntie waterstof te produceren onder gunstige omgevingsomstandigheden voor het enzym - bijvoorbeeld in zout water, in tegenstelling tot elektrolyse, waarvoor gedestilleerd water nodig is water.
Prof. Lihi Adler-Abramovich voegt eraan toe: “Een ander voordeel is dat de gel zichzelf assembleert – je legt het materiaal in water en het bezinkt in nanometrische vezels die de gel vormen. We hebben aangetoond dat deze vezels ook in staat zijn om het enzym aan de elektrode te hechten. We hebben de gel getest met twee andere enzymen, naast de hydrogenase, en bewezen dat het in staat was om verschillende enzymen aan de elektrode te hechten.”
“Tegenwoordig wordt 'groene' waterstof voornamelijk geproduceerd door middel van elektrolyse, waarvoor kostbare en zeldzame metalen nodig zijn, zoals platina, samen met waterdestillatie, waardoor de groene waterstof tot 15 keer duurder is dan de vervuilende 'grijze', zegt Dr. Oren Ben-Zvi. “We hopen dat het in de toekomst mogelijk zal zijn om onze methode commercieel in te zetten, de kosten te verlagen en de overstap te maken naar het gebruik van groene waterstof in de industrie, landbouw en als schone energiebron.”
