‘Met een reactor van 5 m³ kun je een luchtstroom van 50.000 m³/h behandelen.’

Volgens indicatieve proeven zijn stikstofoxiden (NOx) efficiënt uit een luchtstroom te verwijderen in een zogenaamde Corona-reactor, waarin een gepulst plasma wordt opgewekt. Deze is mogelijk op het dak van een tunnel of parkeergarage te plaatsen voor het behandelen van met uitlaatgassen vervuilde lucht.

Oranjewoud wil deze mogelijkheid op semi-praktijkschaal gaan testen. Het onderzoek is onderdeel van het Innovatie Programma Luchtkwaliteit van Rijkswaterstaat en is het vervolg van een onderzoek naar de haalbaarheid van tunnelventilatie. De onderzoekers gebruiken een bestaande Corona-reactor van één kubieke meter op het terrein van de TU/e. ‘Daarnaast denken we erover de reactor op te schalen naar enkele kubieke meters en willen we de elektronica optimaliseren’, aldus projectleider Bob Smulders van Oranjewoud.

De Corona-reactor wekt lokaal een plasma (geïoniseerd gas) op. Dit gebeurt door tussen twee elektroden – in pulsen van enkele tientallen nanoseconden – een heel hoge spanning van 30 tot 80 kV aan te leggen. Dat zorgt voor een corona-ontlading, vergelijkbaar met een wolk van duizenden kleine bliksemflitsjes. Tijdens de corona-ontlading ontstaat geïoniseerde lucht met zuurstofradicalen. Bij een vochtige lucht ontstaan ook superreactieve OH-radicalen. Deze vormen samen met de stikstofoxiden in de lucht salpeterzuur (HNO₃), dat oplost in water en dus makkelijk uit het gas is te verwijderen.

Lees verder onder de foto

Tijdens de corona-ontlading ontstaat geïoniseerde lucht met zuurstofradicalen. Bij een vochtige lucht ontstaan ook superreactieve OH-radicalen. Deze vormen samen met de stikstofoxiden in de lucht salpeterzuur (HNO₃), dat oplost in water en dus makkelijk uit het gas is te verwijderen. (beeld: Bart van Overbeeke) 

‘Uit vooronderzoek blijkt dat we een verwijdering van NOx halen van tachtig procent, onafhankelijk van de concentratie’, aldus Smulders. Ook het energetisch rendement is bij lage of hoge concentraties gelijk. Smulders: ‘Eerst dachten we dat we de tunnellucht voor de behandeling moesten concentreren, maar van dat idee zijn we inmiddels afgestapt.’

De onderzoeksleider stelt dat het energieverbruik van de Corona-reactor in principe beperkt blijft. ‘Het maken van een plasma kost normaal gesproken veel energie. Wij wekken het plasma nu echter in hele korte pulsen op, waardoor we zeer efficiënt met energie omgaan. Wel is het zo dat bij een hogere concentratie stikstofoxiden een hogere pulsfrequentie en dus een hoger energieverbruik nodig is.’ Hoeveel energie de reactor precies gebruikt, moet nog uit het onderzoek blijken.

Ook moeten de onderzoekers meer duidelijkheid verschaffen over de kosten voor de bouw van de reactor. ‘De reactor zelf is relatief simpel’, zegt Smulders. ‘Maar vooral de elektronica is kostbaar. Het is geen eenvoudige zaak om 230 V effectief om te zetten in hele korte pulsen van tientallen kilovolts.’

Het grote voordeel van de reactor is dat deze zeer hoge doorstroomsnelheden aankan, omdat de chemische reactie zeer snel verloopt. ‘Met een reactor van 5 m3 kun je een luchtstroom van 50.000 m3/h behandelen’, stelt Smulders.

Ook is de techniek niet alleen geschikt voor het verwijderen van NOx: de gepulste plasma’s kunnen ook tal van andere chemische reacties initiëren. ‘De Corona-reactor is in principe geschikt voor alle toepassingen met grote debieten en lage concentraties verontreinigingen. Een voorbeeld is het behandelen van geuroverlast’, zegt Smulders.

Daarom loopt er inmiddels ook een haalbaarheidsonderzoek voor Coronatoepassing op stallucht. Daarbij kijken de onderzoekers naar de verwijdering van geur, ammoniak en zwavelwaterstof.