TNO spin-off Carbyon gaat grootschalig CO2 uit de lucht filteren

Klimaatverandering is een belangrijk thema voor TNO, dat werkt aan allerlei innovaties. TNO ontwikkelt de nieuwste technologieën voor zonne- en windenergie, evenals satellieten die broeikasgassen monitoren en een wereldwijde emissieatlas. Daarnaast startTNO zelf kansrijke bedrijven die TNO’s technologie gebruiken om met innovatieve oplossingen komen, zoals Carbyon. Deze startup streeft ernaar om CO2-filtering uit de lucht schaalbaar en betaalbaar te maken.

Traditionele filters veel te traag

Carbyon werd opgericht door fysicus Hans De Neve, die bij TNO werkte aan zonnepanelen voor de Europese markt. In zijn vrije tijd verdiepte hij zich in CO2-afvang. ‘Ik wist dat het mogelijk was om met een filter CO2 uit de lucht te halen’, vertelt De Neve. ‘Deze filters bestaan uit een drager met speciale laag. Ze worden in een machine geplaatst die lucht door de filters blaast.'

De CO2 blijft aan de laag hangen, dringt er doorheen en wordt vervolgens vastgehouden in de filter. Deze afgevangen CO2 kan worden gebruikt om groene brandstof te maken of veilig onder de grond te worden opgeslagen. Hoewel de techniek veelbelovend is, waren er ook uitdagingen. Per 1 miljoen luchtdeeltjes zijn er slechts 420 CO2-deeltjes. Dit betekent dat er enorm veel lucht door die filter moet voor een merkbaar effect. Met de bestaande filters ging dit proces veel te traag.

Innovatie dankzij een mislukt experiment

Voor de zonnepanelen werkte De Neve aan technologieën zoals atomic layer deposition, waarmee materiaal één atoom dik op een drager kan worden aangebracht. ‘Ik dacht: als we dat laagje waar CO2 aan blijft hangen ook zo dun aanbrengen, zou de CO2 hier veel sneller doorheen kunnen dringen. Maar het probleem was nog de drager. Om echt sneller te filteren, moet de drager een groot oppervlak hebben, zodat het met veel lucht in aanraking komt. Daarvoor heb je een heel licht materiaal nodig, anders wordt de filter te zwaar.’

Op een dag deed hij op zijn werk een experiment met amorf silicium. Dit mislukte, maar leverde een zeer poreus materiaal op. ‘Doordat het zo poreus was, was het ook heel licht. Toen dacht ik ineens: dit zou weleens goed dragermateriaal kunnen zijn! Zo is Carbyon ontstaan.’

Doorbetaald experimenteren

Datzelfde jaar, in 2018, organiseerde TNO een interne challenge. De Neve: ‘Hier kon je de gekste ideeën voor inzenden. Samen met een paar collega’s deed ik mee met het idee om een filter te ontwikkelen dat veel efficiënter CO2 afvangt dan bestaande filters.’ Hun inzending was één van de drie winnende ideeën en ze ontvingen 50.000 euro.

Met dit bedrag startten Hans en zijn collega’s enkele experimenten waaruit interessante bevindingen voortkwamen. Vanuit het Tech Transfer-programma en in samenwerking met HTXL, de high tech incubator organisatie uit Eindhoven hielp TNO De Neve vervolgens met het opzetten van een start-up. Zo werd Carbyon opgericht, met TNO als medeaandeelhouder. ‘TNO bood aan om in de beginfase mijn salaris door te betalen, terwijl ik de eerste stappen zette met mijn bedrijf’, vertelt De Neve. ‘Dit gaf me de ruimte om een serieuze start te maken.’

200 keer zo snel filteren

De Neve en zijn collega’s werkten meer dan drie jaar aan de verfijning van het filter. ‘Nu hebben we een filter die 200 keer sneller reageert op CO2 dan traditionele filters’, zegt De Neve. ‘Bovendien is het goedkoop om te maken, waardoor de technologie schaalbaar is. Wat een paar jaar geleden nog onmogelijk leek, is ons gelukt.’

De volgende stap voor Carbyon is het verder ontwikkelen van de machines waarin de filters kunnen worden geplaatst. ‘Komend jaar gaan we de eerste outdoor-machine bouwen, die op de High Tech Campus in Eindhoven komt te staan. Dit zal het eerste concrete bewijs zijn dat onze innovatie werkt.’

Waarde voor klimaat én economie

Het filteren van CO2 uit de lucht is volgens De Neve van cruciaal belang. ‘Als we niets doen, wordt de planeet onleefbaar. We moeten uiteraard óók de huidige uitstoot terugdringen, maar we hebben al 150 jaar lang veel te veel uitgestoten. Met Carbyon geven we toekomstige generaties een tool waarmee ze onze fouten kunnen rechtzetten.’

De innovatie van Carbyon is echter niet alleen een belangrijk hulpmiddel tegen klimaatverandering. Volgens De Neve biedt het ook grote kansen voor het Nederlandse verdienvermogen. ‘We zijn wereldwijd de enige die dit materiaal hebben. Als we internationaal voet aan de grond krijgen en machines gaan exporteren, zorgt dit voor nieuwe hoogproductieve werkgelegenheid en versterkt dit onze positie als innovatieland. Bovendien kan onze innovatie bijdragen aan het vergroenen van onze chemie- en staalindustrie: twee sectoren waarin we als land sterk zijn, maar waarvan de CO2-uitstoot omlaag moet.’

Machines overal ter wereld

Carbyon is inmiddels uitgegroeid tot een bedrijf van 50 medewerkers. Hoe ziet De Neve de komende 10 jaar voor zich? ‘We willen snel productielijnen opzetten en wereldwijd apparaten leveren. We zijn in gesprek met een aantal machinebouwers om te kijken of zij ons kunnen helpen met het opschalen van de filters en de machines. TNO blijft in deze fase een belangrijke partner voor ons. Ik zie geen onoverkomelijke bezwaren: de materialen die we nodig hebben zijn volop beschikbaar, goedkoop en veilig. We moeten nu vooral zorgen voor meer financiering en starten met bouwen.’

‘Onze ultieme missie is om miljarden tonnen CO2 uit de lucht te halen. Dit is essentieel om onze planeet leefbaar te houden. Hoewel dit tijd zal kosten, ben ik ervan overtuigd dat we dit kunnen bereiken.’