Forskere ved SDU arbeider for å utvikle framtidens grønne drivstoff.
Forskere ved SDU arbeider for å utvikle framtidens grønne drivstoff.

Danske forskere forvandler kumøkk og CO2 til grønt drivstoff

Målet er å gjøre luftfarten grønn.

Framtidens biler bør være elektriske.

Og framtidens fly og lastebiler, som ikke kan gå på strøm ennå, skal drives av klimanøytrale drivstoff.

En måte å produsere det på, er å blande kumøkk, matrester og CO2.

En av de store utfordringene i prosessen er å trylle mer av CO2-en i biogass til den verdifulle råvaren metan.

Biogass består nemlig av CO2 og metan, som man i dag skiller fra hverandre i biogassanlegget. Den prosessen slipper ut en del CO2. Faktisk går om lag 40 prosent rett ut av skorsteinen.

Men nå har forskere fra Syddansk Universitet klart å forvandle stort sett all biogassen til såkalt grønn metan – som går under navnet biometan.

Det gjør de blant annet ved å tilsette hydrogen i prosessen.

Klar etter 930 dagers forsøk

Nå skal forskerne teste forskningen sin i et stort biogassanlegg.

Til å fange mer av CO2-en har SDU-forskerne bygget en stabil reaktor som bruker et filter som fanger opp CO2 fra biogassproduksjon, slik at de kan forvandle den til mer eller mindre rent metan.

Og etter snart tre år med tester er det nå klart for å teste filteret i virkeligheten, i et av Danmarks største biogassanlegg, forteller Muhammad Tahir Ashraf, som er forsker ved Institut for Grøn Teknologi ved Syddansk Universitet:

– Vi har kjørt forsøk i mer enn 930 dager, og vi er så fornøyd med kvaliteten at vi vil teste teknologien i to 1000-liters reaktorer hos Nature Energy Holsted, sier Ashraf, som sammen med prosjektleder Lars Yde har kjørt reaktoren ved SDU.

Resultatene og beregningene er utgitt i en artikkel i tidsskriftet Bioresource Technology.

Hvorfor er biometan CO2-nøytralt?

Biometan produseres ved å oppgradere biogass i biogassanleggene. Det er et alternativ til tradisjonell naturgass, som er et fossilt drivstoff.

Metan er en potent drivhusgass, men biometan er CO2-nøytralt fordi planter tar opp CO2 når de vokser.

Når plantene spises av en gris, ender en del av CO2-en i avføringen. I biogassanlegget gjøres den om til biometan og CO2. Men siden vi ikke har uendelige ressurser av biomasse, mener Henrik Wenzel at framtidens biomasse skal prioriteres til grønt drivstoff.


Kilde: Syddansk Universitet

Skal brukes til å lage grønt drivstoff

Metan utgjør de resterende 60 prosentene av den gassen som produseres på biogassanlegg. Det er en svært verdifull gass, for den kan sendes rett ut på gassnettet som i dag forsyner Danmark med varme og strøm.

Foreløpig har forskerne fra SDU klart å få hele 97 prosent av biomassen – kumøkk og matrester – forvandlet til biometan gjennom filteret sitt. Altså betraktelig mer enn 60 prosent.

Henrik Wenzel, som er leder av forskergruppen ved SDU, er imponert. Han ser fram til å få testet systemet i et stort industrielt anlegg.

– Vi kan se at teknologien er effektiv og robust i testanlegget, og vi har videreutviklet det over flere år, så jeg er veldig optimistisk, sier Wenzel, som er professor og senterleder på SDU Livscykluscenter.

– Det er en realistisk måte å produsere både framtidens grønne drivstoff og plast på, nettopp fordi det er laget av CO2 og organisk avfall fra landbruk og husholdninger, fortsetter han.

Wenzel har lenge tatt til orde for slike prosesser.

Ikke bare til å varme opp hus, som biogass brukes til i Danmark dag. Vi bør heller bruke for eksempel varmepumper til det, mener han.

Må testes i stor skala

Professor Lars Ditlev Mørck Ottosen har lest den nye forskningsartikkelen.

Han mener det ser veldig fornuftig ut. Men han påpeker at forskere har nådd 97 prosent metan tidligere.

Den virkelige utfordringen er gjøre det i store mengder.

– Resultatene er veldig fine, men utfordringen ligger nå i å få skalert teknologien opp i stor skala og sikker drift, som kan oppnå samme effektivitet over tid, sier Ottosen, som professor ved Institut for Ingeniørvidenskab ved Aarhus Universitet.

Ottosen er enig i at framtidens biomasse skal brukes til å produsere klimanøytralt drivstoff.

Han har selv vært en del av et prosjekt som forsker på å bruke ammoniakk til å produsere grønt drivstoff.

Kan brukes til å lagre vind- og solenergi

Forskerne vil gjøre kumøkk og bananskall om til grønt drivstoff Det krever en kjemisk forvandlingsprosess.

Først og fremst må det tilføres hydrogen (ved hjelp av elektrolyse). Når hydrogen reagerer med CO2, vil all gass bli metan.

Dermed trenger man ikke lenger skille ut biogassen, og utbyttet vil bli mye større.

Men for at den prosessen skal gå i null i klimaregnskapet, er det viktig at elektrolysen drives av energi fra vind- og solenergi.

Det er grovt sagt den prosessen som skaper de klimanøytrale drivstoffet, som kan brukes som et alternativ til blant annet flydrivstoff.

Metan er en sentral bestanddel i naturgass. Det er viktig å forstå fordi den metoden gjør det mulig å pumpe det syntetiske metanen ned i det allerede eksisterende danske naturgassnettet, der det kan ligge i måneder.

Infrastrukturen finnes altså allerede, og man kan tenke på det som en form for dansk gassbatteri.

– Det er den optimale måten å lagre vindkraft på og den mest effektive måten å utnytte biomassen fordi metan kan brukes til å lage drivstoff, plast, brensel til industrien, og det kan lagres på gassnettet til backup i strømsystemet når vinden ikke blåser, mener Henrik Wenzel.

Det er mye som gjenstår

Om prosjektet

Forskningen er en del av prosjektet eFuel, der både universiteter og bedrifter er med. Det ble etablert i 2019. Partene bak prosjektet er:

NGF Nature Energy Biogas A/S, Syddansk Universitet (SDU), Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Biogasclean A/S, Biogasclean Asia Co., Ltd., ERHVERVSHUS FYN P/S.

Prosjektet har fått en bevilgning på 16,59 millioner kroner fra Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP).

Men hvorfor masseproduserer ikke da danskene grønt drivstoff?

Den veien er fortsatt brolagt med utfordringer.

I tillegg til at man fortsatt arbeider med å få skalert opp SDUs forsøk, peker Lars Ditlev Mørck Ottosen på at prisen på elektrolyse og strøm fortsatt er høye.

Det betyr også at prisen på drivstoffet blir høyere enn for fossile drivstoff.

En av måtene å omgå det på, er å skape grønne insentiver, mener Ottosen.

Henrik Wenzel påpeker at folk er villige til å betale ekstra for en flybillett hvis det hjelper på klimakontoen.

Arbeider med et pilotanlegg

Det vil kreve investeringer i nye anlegg som kan gjøre om metan til flydrivstoff.

Henrik Wenzel påpeker imidlertid at SDU sammen med en rekke andre parter undersøker mulighetene for å etablere en fabrikk i full skala ved Fynsverket, et kullkraftverk som skal stenges i løpet av noen få år.

Har man først et anlegg, kan man bruke den metangassen som vi har lagret i gassnettet til å lage grønt drivstoff. Det krever imidlertid parallelt en massiv utbygging av fornybare energikilder som kan levere strømmen til de prosessene.

– Vi har nå nådd lenger med å oppgradere CO2 i biogass til metan, men det er i høy grad behov for at forskning blir løftet ut i fullskalaprosjekter, ellers kommer det ikke til å skje noe. Forskningen må skje parallelt med det, avslutter Wenzel.

Referanse:

Brian Dahl Jønson mfl.: Direct inoculation of a biotrickling filter for hydrogenotrophic methanogenesis, Science, 2020. Sammendrag DOI: /10.1016/j.biortech.2020.124098

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.

Powered by Labrador CMS