De Sabatier Reaction is het proces waarbij je koolstofdioxide met waterstof laat reageren om methaan en water te vormen. Deze reactie vindt plaats op een temperatuur van 300 – 400 oC in de aanwezigheid van een katalysator (in dit geval meestal aluminiumoxide). Methaan is de voornaamste component van aardgas, dat de meeste gecombineerde warmte-krachtkoppelingen (WKK) motoren in kassen in het VK aanvoert. In de scheikunde ziet dit er als volgt uit:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
De elektrolyse van water is het proces dat water ontleedt in waterstofgas en zuurstofgas. Deze reactie vindt plaats wanneer elektriciteit wordt geleverd via een positieve en een negatieve elektrode die in het water worden geplaatst.
2H2O → H2 + O2
Internationaal Ruimtestation
Er zijn slechts een handvol functionerende Sabatier processen op de wereld. Een hiervan is aanwezig op het Internationale Ruimtestation (ISS), waar het de CO2 die uitgeademd wordt door astronauten omzet om water te produceren (de ene helft van de reactie). Een ander Sabatier proces wordt gebruikt in Augsburg, Duitsland, door 'Exytron' waar het proces gebruikt wordt om in een gesloten systeem warmte en elektriciteit te leveren aan een appartementenblok. Dit betekent dat alle geproduceerde CO2 gerecycled wordt. In tijden wanneer kwekers geen CO2 voor het telen van hun gewassen nodig hebben, zouden toekomstige kassen met een geïnstalleerde Sabatier unit de overtollige CO2 kunnen gebruiken om extra methaan voor hun boilers of warmte-krachtkoppeling te produceren en zo extra warmte of elektriciteit te genereren.
Op dit moment zijn er nog geen commerciële Sabatier units beschikbaar voor kwekers, omdat dit een behoorlijk duur proces is. De kosten hiervan zouden echter kunnen afnemen, afhankelijk van de uitkomst van de Exytron installatie en andere toekomstige installaties. In de toekomst zou het een kwestie kunnen zijn van het recyclen van de overtollige CO2 die de warmte-krachtkoppeling en boiler produceren, om zo meer CH4 te produceren voor de boilers/koppeling, of om een gesloten systeem te creëren.
De eerste stapjes
"Het Verenigd Koninkrijk zou een ideale plek zijn voor dit systeem", zegt Andrew. "Door stimuleringsmaatregelen als de Renewable Heat Incentive (RHI) en afhankelijk van de mogelijkheden, kan het plaatsen van een Sabatier unit binnen een anaerobe vergistingsinstallatie de hoeveelheid methaan die in het netwerk wordt geïnjecteerd het RHI inkomen verhogen." Het diagram hieronder laat zien hoe een Sabatier unit werkt binnen een anaerobe vergistingsinstallatie die voldoet aan de voorwaarden voor het RHI.
Klik hier om de afbeelding te vergroten
Van de ruimte tot de aarde
"Hoewel astronomen, ingenieurs, wetenschappers en enkele politici een interplanetaire soort willen worden, beginnen we nog maar net te begrijpen hoeveel geluk we hebben dat de Aarde zoveel energiebronnen heeft", zegt Andrew. "Op Mars zijn wetenschappers er bijvoorbeeld zeker van dat er geen fossiele brandstoffen worden gevonden onder het oppervlak doordat er geen leven is. En als we Mars zouden koloniseren, zouden we andere energiebronnen nodig hebben."
PV zonnepanelen worden aan boord van ruimteschepen, satellieten, en satelliettelescopen al gebruikt als energiebron. Door de vooruitgang in PV-technologie bij het produceren van energie in de ruimte, worden PV-panelen bovendien ook steeds meer beschikbaar voor het algemene publiek.
"Om te overleven buiten de aarde, moeten mensen ook steeds efficiënter gaan omgaan met de bronnen die ze wel hebben. Sommige van de voorstellen voor het energiegebruik in de ruimte zullen dan ook het efficiënte gebruik op aarde helpen verbeteren."
Commercieel gebruik voor kwekers
Het aandrijven van de Sabatier unit is ook nog een horde die overwonnen zal moeten worden. Omdat de reactie een temperatuur van maximaal 400 oC nodig heeft, zou het het best zijn om de CO2 via een warmte-overbrengende vloeistof te verhitten. CO2 is namelijk niet ontvlambaar en veel veiliger om te verhitten dan waterstof. De vloeistof kan op verschillende manieren tot 400 oC verhit worden; of door de koppeling zelf, of door een biogas- of biomassaboiler. Voor deze laatste optie is echter wel extra apparatuur nodig, zoals een warmtewisselaar en pompen.
Er zijn verschillende technieken die gebruikt kunnen worden om elektriciteit, warmte en reagens te kunnen leveren voor de werking van de Sabatier unit. Voordat het proces commercieel gebruikt kan worden door kwekers, zal er echter eerst meer onderzoek moeten worden gedaan.
Voor meer informatie:
"Om te overleven buiten de aarde, moeten mensen ook steeds efficiënter gaan omgaan met de bronnen die ze wel hebben. Sommige van de voorstellen voor het energiegebruik in de ruimte zullen dan ook het efficiënte gebruik op aarde helpen verbeteren."
Commercieel gebruik voor kwekers
Het aandrijven van de Sabatier unit is ook nog een horde die overwonnen zal moeten worden. Omdat de reactie een temperatuur van maximaal 400 oC nodig heeft, zou het het best zijn om de CO2 via een warmte-overbrengende vloeistof te verhitten. CO2 is namelijk niet ontvlambaar en veel veiliger om te verhitten dan waterstof. De vloeistof kan op verschillende manieren tot 400 oC verhit worden; of door de koppeling zelf, of door een biogas- of biomassaboiler. Voor deze laatste optie is echter wel extra apparatuur nodig, zoals een warmtewisselaar en pompen.
Er zijn verschillende technieken die gebruikt kunnen worden om elektriciteit, warmte en reagens te kunnen leveren voor de werking van de Sabatier unit. Voordat het proces commercieel gebruikt kan worden door kwekers, zal er echter eerst meer onderzoek moeten worden gedaan.
Voor meer informatie:
FEC Energy
10th Street
Stoneleigh Park
Kenilworth
Warwickshire
CV8 2LS
024 7669 6512
info@fec-energy.co.uk
www.fec-energy.co.uk
10th Street
Stoneleigh Park
Kenilworth
Warwickshire
CV8 2LS
024 7669 6512
info@fec-energy.co.uk
www.fec-energy.co.uk