Het is geen magie. Gewoon chemie. Echt complexe chemie.
We hebben het over metaal-organische raamwerken. Of kortweg MOF’s. Dit zijn niet zomaar chemicaliën. Het zijn op koolstof gebaseerde structuren gebouwd met clusters van metaalatomen erin. Zie het als een kooi. Het metaal zijn de staven. De rest van het molecuul? Het kader.
Deze kooien kunnen andere verbindingen opvangen. Ze reageren ermee, houden ze vast. Als een spons die vloeistof opzuigt, maar dan op moleculaire schaal.
Waarom maakt dat uit?
Neem kooldioxide. Je kent CO2. Het is kleurloos. Geurloos. Een broeikasgas. We produceren het door te ademen. Dieren wel. Auto’s wel. Het verbranden van olie of gas doet het. Planten proberen het via fotosynthese te repareren en het in zuurstof om te zetten. Maar er is nu teveel van. Dat hoort sowieso bij klimaatverandering. De langetermijnverschuiving in de weerpatronen op aarde, veroorzaakt door het verbranden van fossiele brandstoffen of het kappen van bossen.
MOF’s willen die koolstof.
“Deze metaalatomen kunnen andere verbindingen vasthouden.”
Dat is de truc.
Waarmee bouwen we dit eigenlijk?
Laten we de onderdelen opsplitsen.
Een atoom is de basiseenheid. Kleine kern van protonen (positieve lading) en neutronen (neutraal). Elektronen (negatief) draaien er omheen als een vage wolk.
Wanneer atomen aan elkaar plakken? Molecuul. Waterstof + zuurstof = water. H2O. Twee waterstofatomen. Eén zuurstof. Eenvoudig.
Voeg nu een toeslag toe.
Als een atoom elektronen verliest of krijgt, wordt het een ion. Elektrisch opgeladen. Elektrische lading is slechts een fysieke eigenschap. Negatief of positief. Als alle elektronen hun atomen loslaten, krijg je plasma. Een geïoniseerd gas. Heet spul.
Maar terug naar de MOF’s. Ze hebben een metalen onderdeel nodig.
Een metaal geleidt elektriciteit goed. Het schijnt. Reflecterend. Maakbaar. Je kunt het met hitte een nieuwe vorm geven zonder dat het kapot gaat. In deze raamwerken fungeren de metaalatomen als ankers. Ze clusteren. Ze wachten tot de CO2 langskomt.
Is dit een nieuw concept? Soort van.
De Nobelprijs gaat naar mensen die de mensheid vooruit helpen. Vernoemd naar Alfred Nobel. Hij stierf in 1896 met een hoop geld nadat hij dynamiet had uitgevonden. Hij gaf zijn fortuin aan beloningen voor natuurkunde, scheikunde, geneeskunde, literatuur en vrede. MOF-onderzoekers? Misschien staan ze binnenkort in de rij voor die scheikundemedaille.
Waarom filter je niet gewoon de lucht?
Lucht bestaat voor het grootste deel uit stikstof. En zuurstof.
Zuurstof maakt ongeveer 21% uit van onze atmosfeer. Alles wat ademt, heeft het nodig voor groei en stofwisseling. Inclusief jij. Inclusief microben.
We kunnen CO2 uit die lucht halen. Maar hoe?
Een filter. Zelfstandig naamwoord of werkwoord. Het blokkeert dingen op basis van grootte. Dikte. Aanval. De meeste filters vangen grote stofdeeltjes op. Geen kleine moleculen zoals koolstofdioxide.
Tenzij dat filter poreus is.
Porous betekent dat het poriën heeft. Kleine gaatjes. Een spons werkt op deze manier. Het zuigt vloeistof op, houdt het vast totdat je het eruit knijpt. MOF’s zijn als microscopisch kleine sponzen ontworpen voor gassen. Ze zijn 3D. Afkorting voor driedimensionaal. Hoogte. Breedte. Lengte. Een volledig volume, niet zomaar een plat vel.
Ze vangen specifieke gassen op en laten andere gassen passeren.
Selectief. Nauwkeurig.
Het grotere geheel
Een oogst is niet zomaar een veld met maïs, koffie of tomaten. Het is een plant die boeren opzettelijk kweken. Gevoed. Geoogst. Verkocht. Wij voeden ons met gewassen. Gewassen ademen CO2. Maar wij verbranden brandstoffen sneller dan zij kunnen uitademen.
We hebben een lek in de atmosfeer. Het omhulsel van gas dat de aarde omringt. De atmosfeer houdt warmte vast dankzij broeikasgassen zoals CO2.
Een deel van dat gas is giftig. In staat om cellen of weefsels te doden. Hoewel CO2 op de huidige niveaus niet strikt giftig is, is het in zijn totaliteit gevaarlijk.
Toevallig toeval heeft dit niet opgelost. Daar waren scheikundigen voor nodig.
Chemie bestudeert samenstelling, structuur en hoe dingen op elkaar inwerken. Het vakgebied waar je een recept voor een verbinding bestudeert en dit vervolgens in massaproductie probeert te produceren. Of creëer iets geheel nieuws.
Een chemische stof is een stof die wordt gevormd uit atomen die zich in een vaste verhouding binden. Water is een chemische stof. Dat geldt ook voor CO2. De term beschrijft ook de reactie tussen verbindingen. De interactie.
Wij begrijpen de onderdelen. De kern. De elektronen. De obligaties.
Wat we nu nodig hebben is de wil. Om deze sponzen op grote schaal in te zetten. Om ze daadwerkelijk in te bouwen tot scrubbers die aan fabrieken zijn bevestigd. Of misschien zelfs torens die alleen maar lucht uit de lucht zuigen.
Het voelt langzaam. Te langzaam?
De technologie bestaat. De wetenschap is gezond.
We zijn gewoon nog niet genoeg begonnen.
