Att lagra förnybar el i molekyler kan lösa två problem samtidigt:först och främst miljöskadlig CO ₂ kan användas som råmaterial, och för det andra kan det öka kapaciteten att lagra förnybar el i kemiska bindningar under långa tidsperioder. Det senare är nödvändigt eftersom traditionella batterier ännu inte har kapacitet att säkerställa tillräcklig flexibilitet, stabilitet och säkerhet för att lagra vind- och solenergi i stor skala under längre tidsperioder. Utrecht University forskare publicerade en Perspective-artikel om status quo för "power to metan" tidigare denna månad i Naturkatalys .

Förstaförfattaren Charlotte Vogt säger, "Bortsett från att förstå grundläggande fysikaliska och kemiska koncept bakom katalytiska reaktioner, Jag är särskilt intresserad av att veta om och hur den forskning jag gör kan påverka samhället. Det var därför jag ville starta detta samhällsrelevanta, men fortfarande ett grundläggande forskningsprojekt."

Tio gånger billigare

En annan process som kan användas för att lagra elektricitet i molekyler är omvandlingen av vatten till väte via elektrolys. Denna process är billigare än metanering, eftersom det innebär färre reaktionssteg. Forskarna har nu beräknat att trots denna högre kostnad för processen, det kan fortfarande vara fördelaktigt att göra metan av CO ₂ eftersom lagring av metan är tio gånger billigare än väte. Den här vägen, vi kan lagra el för säsonger på ett potentiellt billigare sätt än genom att bara använda väte.

"Den viktiga delen av denna idé är att vi inte skickar metan till hus, där det återutsläpps som CO ₂ , utan snarare att återvinna detta kol om och om igen i en sluten process, " säger Vogt. "Denna process att använda metan som ett kemiskt batteri har en total effektivitet på ungefär 34 %, så vi behöver mycket CO ₂ för att säkerställa att vårt "batteri" blir tillräckligt stort." Ett annat alternativ är att göra metan av biomassa med hållbara resurser eller kommunalt avfall. I det här fallet, metanet skulle kunna skickas till hus genom vårt naturgasnät. Dock, utan koldioxidskatt kommer denna syntetiska naturgas (SNG) att bli dyrare än fossil metan, så det är osannolikt att denna process kommer att förverkligas inom en snar framtid.

Lovande forskningsriktning

Forskarna drar alltså slutsatsen att "Power to Methane" verkligen är en lovande forskningsriktning för vissa geografiska sweet spots i världen där det finns många CO ₂ utsläpp (nära storskalig industri till exempel, kallade punktkällor), tillsammans med produktion av förnybar el. Exempel på sådan CO ₂ punktkällor är petrokemiska och metallurgiska industrier, båda finns i Nederländerna. Forskarna drar slutligen slutsatsen att framtiden för icke-fossilbränsleberoende energiförsörjning främst beror på hur snabbt vi kan göra omvandlingen av vatten till väte mycket billigare, och på sikt direkt omvandla vatten och CO ₂ till kolväten, som vi direkt kan använda i energitransportnätet, metan är ett exempel på det.

Arbetet innebar ett nära samarbete mellan prof. Gert Jan Kramer från Copernicus Institute of Sustainable Development vid Utrecht University, och Charlotte Vogt, Matteo Monai, och prof. Bert Weckhuysen, som är kemister vid gruppen för oorganisk kemi och katalys vid Utrecht University.

Bert Weckhuysen:"Vi har ett ansvar som vetenskapliga forskare att vara medvetna om den socioekonomiska effekten av vår vetenskap, och katalytisk kemi i synnerhet. Genom att samarbeta på detta sätt, vi använder vår samlade kunskap för att hjälpa oss att avgöra vilka forsknings- och teknikriktningar samhället bör lägga vikt vid."