Light2X: a first step towards artificial photosynthesis

Carbon dioxide (CO2) is the final waste product for all carbon-containing products. Its reuse will partly mitigate climate change and, in addition, provide a valuable feedstock for fuels and chemicals. Zuyd University of Applied Sciences (ZUYD), Innosyn B.V., and Chemtrix B.V. will develop a flow reactor for photochemical reactions with gases conducted at high pressure. This reactor is the necessary first development towards artificial photosynthesis: the connection of hydrogen (H2) to the ultimate waste product CO2 to store energy in a chemical bond, in order to produce so-called solar fuels and C1-chemicals/products. With an increasing amount of renewables in the energy system, energy storage becomes increasingly important to continuously match supply and demand.
In a cooperation between three ZUYD research groups with Chemtrix B.V. and Innosyn B.V., multiple cost-efficient reactor designs for this flow reactor will be analyzed and two designs will be selected to be implemented by small extensions of existing equipment. Simultaneously, two appropriate test re-actions involving a gas (E-Z isomerization followed by hydrogenation) and with a CO2 analogue (a hydrogenation of a carboxylic acid) will be developed to be conducted in the reactor when the con-struction has been finished.
We aim to disseminate the new capabilities developed in this KIEM proposal by the project partners with respect to the new reactors to several selected stakeholders. Furthermore, to expand the project several options (SIA-RAAK and H2020 grants) will be explored.

Eindrapportage

In het Light2X project hebben studenten en onderzoekers van Zuyd Hogeschool, Chemtrix en Innosyn samengewerkt om labschaal flow reactoren voor fotochemie met gassen onder verhoogde druk (maximale drukken respectievelijk 10 en 15 bar) te ontwerpen en te bouwen. Hierbij zijn eerste schetsen van twee reactoren gemaakt; een autoclaaf met een externe loop en een geïntegreerd Chemtrix gramflow reactor met injectie en recycling systeem. Daarna zijn de schetsen uitgewerkt tot gedetailleerde overzichtstekeningen van de reactor. Hierna is de veiligheid van deze reactoren onder de loep genomen, wat geleid heeft tot verdere verfijning van de overzichtstekeningen. Uiteindelijk zijn onderdelen besteld, getest en is de eerste reactor in elkaar gezet. In de eerste maanden na het project zal een kinetische dynamische resolutie reactie onder invloed van licht getest worden in deze reactoren, in het project zijn ook specifieke startmaterialen voor deze tests gesynthetiseerd.