Nieuw ‘slim glas’ kan helpen bij opslag van CO2 en waterstof

Wetenschappers hebben een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van een bijzonder materiaal: glas dat gassen zoals CO₂ en waterstof kan opslaan. Interessant genoeg zijn ze net zo makkelijk aan te passen als traditioneel glas.

Het gaat om zogenoemde metal organic frameworks (MOF’s), materialen die bestaan uit metaalatomen verbonden door organische moleculen. Een van de bekendste voorbeelden van MOF-glas is ZIF-62, een poreus materiaal dat kan worden gesmolten en afgekoeld tot glas, terwijl een deel van de interne porositeit behouden blijft.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

MOF-structuren staan al langer bekend om hun vermogen om gassen op te vangen, een eigenschap die interessant is voor bijvoorbeeld CO₂-opslag of waterstoftechnologie. Maar er was een probleem: het verwerken van deze materialen tot bruikbaar glas was lastig.

Too hot to handle

MOF-glazen worden namelijk pas zacht bij temperaturen boven de 300 graden Celsius. Dat zit gevaarlijk dicht bij het punt waarop het materiaal begint af te breken, waardoor productie lastig is en grootschalige toepassingen uitblijven. Een team van Britse en Duitse onderzoekers heeft daar nu iets op gevonden.

Eeuwenoude truc in een nieuw jasje

Door kleine hoeveelheden natrium- of lithiumverbindingen toe te voegen, verandert het gedrag van glas. Het wordt al bij lagere temperaturen zachter en is makkelijker te vormen. Dat klinkt simpel, maar het principe bestaat al eeuwen: ook bij traditioneel glas worden zulke toevoegingen gebruikt om eigenschappen aan te passen.

Leestip: Nieuw materiaal zuigt CO2 razendsnel op uit de lucht: Doorbraak in strijd tegen klimaatverandering

“Glas maakt al millennia deel uit van de menselijke beschaving. Van het oude Mesopotamië tot moderne glasvezelkabels: kleine hoeveelheden chemische toevoegingen maken glas makkelijker te verwerken en veranderen de functionele eigenschappen”, legt onderzoeker Dominik Kubicki uit. Nu blijkt dat diezelfde aanpak ook werkt voor moderne hybride materialen zoals ZIF-62.

Wat gebeurt er in het glas?

Op atomaire schaal gebeurt er iets interessants. De toegevoegde natriumionen nemen de plaats in van sommige zinkatomen. Omdat ze zwakkere verbindingen vormen, raakt het stevige netwerk van het glas iets verstoord en wordt de structuur losser. Precies dat maakt het materiaal makkelijker te vervormen en te verwerken. Met behulp van geavanceerde meetmethoden en AI-modellen konden onderzoekers precies achterhalen hoe dit proces werkt.

De ontdekking betekent dat MOF-glazen een stuk dichter bij praktische toepassingen komen. Denk aan efficiëntere gasscheiding, opslag van waterstof als schone brandstof en nieuwe soorten coatings en membranen. Oftewel: materialen die een rol kunnen spelen in de energietransitie en bij klimaatoplossingen.

Nog niet klaar

Toch is er nog werk aan de winkel. Nu bekend is hoe deze glazen op krachtige manieren kunnen worden aangepast, willen de wetenschappers beter begrijpen hoe stabiel de materialen zijn, hoe hun gedrag te voorspellen is en hoe goed ze werken in praktische toepassingen.

Wil je niets van Scientias missen? Volg Scientias op Google Discover dan zie je al onze verhalen!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: