Minder CO2-uitstoot bij fosforproductie

Chemici van technische universiteit MIT werken aan een duurzamere manier om witte fosfor te maken. Hierbij zou de CO₂-uitstoot met meer dan de helft kunnen worden ingeperkt, zeggen onderzoekers.

Fosfor, ook bekend als fosfaat, is een scheikundig element dat erg brandbaar is. Vroeger werd witte fosfor in luciferkoppen gebruikt omdat het erg makkelijk ontbrandt. Inmiddels hebben lucifers een rode kop, omdat rode fosfor stabieler is dan de witte variant. Helaas is de productie van dit element een energie-intensief proces, dat aanzienlijk bijdraagt aan wereldwijde koolstofuitstoot. MIT denkt hier winst te kunnen behalen.

Vervuilende productie

In een artikel dat onlangs gepubliceerd werd in ACS Central Science, gaan onderzoekers in op een nieuwe manier van witte fosfor produceren. Hun proces is op twee manieren duurzamer: ten eerste verlagen ze de benodigde temperatuur voor de reactie, en ten tweede verminderen ze de koolstofuitstoot in het proces. Het verbreken van de banden tussen de zuurstof- en fosformoleculen kost bij het bestaande proces veel energie, omdat deze banden van nature erg sterk zijn. Door te verhitten tot 1500 graden Celsius in combinatie met een vorm van steenkool, kunnen de moleculen worden gescheiden, waarbij koolstof ontstaat als bijproduct. Het kost veel energie om zo’n hoge temperatuur te behalen en vast te houden, en bij dit proces komt dus ook nog koolstof vrij.

Oplossing

‘Het idee was om [het proces] te combineren met hernieuwbare elektriciteit en de omzetting van fosfaat naar witte fosfor aan te drijven met elektronen in plaats van koolstof te gebruiken’, zegt Yogesh Surendranath, de hoofdauteur van het onderzoek. Voor deze reactie is een minder hoge temperatuur vereist. Momenteel komt er nog wel wat koolstof vrij in dit proces, maar er zijn al concrete ideeën om onderdelen van de reactie aan te passen, waardoor de koolstofuitstoot nog minder wordt.

Als de onderzoekers erin slagen hun proces op te schalen en algemeen beschikbaar te maken, zouden industriële gebruikers ter plaatse witte fosfor kunnen produceren, in plaats van het te laten verschepen. Dat zou de risico’s van het vervoer van dit explosieve materiaal ook verminderen.