CO2adsorptie

CO2adsorptie is een scheidingstechniek waarbij kooldioxide (CO2) moleculen aan het oppervlak van een vast adsorptiesorptant worden gehecht. Deze absorptie vindt meestal plaats bij relatief lage temperaturen en verschillende drukken en kan chemisch of fysisch van aard zijn. In tegenstelling tot oplosmiddelen vindt de scheiding plaats aan het oppervlak van een vaste stof, waardoor de CO2 gemakkelijk kan worden teruggewonnen door regeneratie van het sorbens.

Bij CO2adsorptie spelen mechanisme en omstandigheden een belangrijke rol. Fysische adsorptie (physisorptie) berust op van der Waals-krachten en is vaak reversibel bij lage temperaturen en met hoog oppervlak. Chemisorptie omvat binding met functionele groepen op het oppervlak en kan selectiever zijn, maar vereist vaker meer energie voor regeneratie. Belangrijke factoren zijn het oppervlak en de porie-structuur (voornamelijk microporen), de aanwezigheid van functionele groepen, vochtgehalte en de aanwezigheid van andere gassen zoals N2, O2 en CH4 die omheengaan met CO2.

Materialen die voor CO2adsorptie worden gebruikt, omvatten actieve kool, zeolieten, silicagel, metalen-organische krossen (MOF's) en poreuze polymeren. Amine-functionalisatie kan de affiniteit voor CO2 verhogen, vooral in vochtige gasstromen. Materialen verschillen in capaciteit, selectiviteit, regeneratie-eisen en stabiliteit.

Procesgebonden configuraties zijn onder meer Pressure Swing Adsorption (PSA), Temperature Swing Adsorption (TSA) en Vacuum Swing Adsorption (VSA). Deze cyclic processen regenen het sorbens en scheiden CO2 uit de gasstroom, vaak met aandacht voor energieverbruik en levensduur van het materiaal. Doelmarkten zijn onder meer post-combustie CO2-captatie, vervanging van CO2 in aardgas en directe afvang van lucht.

Belangrijke prestatie-indicatoren zijn adsorptiecapaciteit (mg/g of mmol/g), selectiviteit ten opzichte van andere gassen, isothermen (bijv. Langmuir, Freundlich) en doorbraaktcurves. CO2adsorptie blijft een onderzoeksgebied met aandacht voor hydrosensitiviteit, stabiliteit en kosten.