En gruppe norske og sveitsiske forskere foreslår en resirkulering der CO2 brukes til å lage drivstoff som erstatter drivstoff fra fossile kilder.

Ideen er dristig, men det handler om å bruke eksisterende teknologi på en ny måte. Forskerne mener det er mulig å sette i gang med å konstruere og teste ut et prøveanlegg.

– Verden er avhengig av en kraftig reduksjon av CO2-utslipp for å begrense den globale oppvarmingen og forsuringen av havet. Da må det tenkes nytt, sier professor Frode Mo ved institutt for fysikk ved NTNU.

Metanol erstatter fossilt

Utgangspunktet er å etablere klynger av store flytende øyer kledd med solceller. Solcelleøyene er tilknyttet et stort produksjonsskip. Om bord på skipet blir energien fra solcellene brukt til å drive den kjemiske prosessen som separerer CO2 fra sjøvann og elektrolysen av vann som gir hydrogen.

Deretter brukes gassene CO2 og hydrogen til å fremstille metanol som er i væskeform. Metanolen hentes av tankskip og sendes videre gjennom de samme kanalene som distribuerer bensin og diesel i dag.

– Å splitte vann til hydrogen og oksygen og å lage metanol er etablerte teknologier. Det som er uprøvd er å utvinne CO2 fra sjøvann i stor skala. Men vi mener det vil fungere, sier professor Magne Hillestad ved institutt for kjemisk prosessteknologi.

Hvorfor metanol?

Forskergruppen valgte metanol fordi den er forholdsvis enkel og rimelig å produsere, lett å distribuere og kan brukes direkte i dagens gassturbiner og i modifiserte bilmotorer og brenselsceller. Metanol brukes også som utgangspunkt for fremstilling av andre organiske forbindelser.

Selv om CO2-utslippet fra metanol er høyere enn fra fossile drivstoff, er gevinsten likevel vesentlig, mener forskerne.

Henter CO2 fra havet istedenfor atmosfæren

Å hente ut CO2 fra sjøvann har en direkte klimavirkning. CO2-nivået i atmosfæren og i havet er i balanse. Klarer man å hente ut CO2 fra sjøvann, vil havet etter hvert absorbere mer CO2 fra atmosfæren.

– Hvorfor ikke hente CO2 direkte fra atmosfæren?

– Det er både teknisk krevende og dyrt. Å hente det fra sjøvann er enklere og billigere. Sjøvann har en CO2– konsentrasjon som er 125 ganger høyere enn i lufta. Plass er også en viktig faktor. Det er mer plass på havet enn på land til digre solcelleanlegg, sier professor Frode Mo.

En resirkulering

– Hva blir miljøgevinsten med denne løsningen når metanol også slipper ut CO2? Og er det sikkert at CO2-en som tas ut av havet faktisk lagres i havet igjen og ikke bare fører til mer klimagasser i atmosfæren?

– Prosessen vi foreslår går ut på å gjenbruke CO2. Bruk av metanol som drivstoff medfører utslipp av CO2 til atmosfæren, men CO2-en fanges inn fra sjøvann for ny syntese av metanol.

Mo forteller at det blir som en gjenbruksprosess drevet av solenergi. Ideelt med null netto utslipp.

– Hvis vi fortsetter å bruke fossilt brensel drives stadig mer «ny» CO2 ut i atmosfæren og konsentrasjonen øker. Det unngås ved innfangning og gjenbruk av CO2 for syntese av metanol.

Atmosfæren og overflate sjøvann står i likevekt med hverandre når det gjelder CO2- innhold, forklarer Mo.

– Det er mange kompliserte forhold som spiller inn her, spesielt for CO2-innholdet i overflate sjøvann. Tidskonstanten er av størrelse noen få år. Utslippet CO2 til atmosfæren vil altså innstille seg i likevekt med overflate sjøvann.

Store dimensjoner

I studien har forskerne tenkt seg en klynge av 70 solcelleøyer, hver øy med en diameter på 100 meter. I praksis vil én klynge ha et areal som en trøndersk storgård.

Professor Trygve Kristiansen ved institutt for marin teknikk mener solcelleøyene vil tåle forholdene til havs.

– Vi mener det. Flere områder langs kystene nær ekvator og i Middelhavet har gunstige vær- og bølgeforhold og vanndyp mindre enn 500-600 meter. Å etablere energiproduserende øyer er et hett tema i Singapore og i storbyer der det er liten plass. I Norge har Moss Maritim et lovende konsept, og ved NTNU har vi testet en annen løsning med fleksible flytemoduler inspirert av oppdrettsmerder, sier Kristiansen.

Forskergruppen peker ut havområder ved ekvator i Sør-Amerika, Sørøst-Asia og Australia som best egnet. I norske farvann er solinnstrålingen for liten og været for hardt.

Enorme kostnader

En klynge av solcelleøyer er anslått å koste nærmere én milliard. Forskerne mener løsningen gir en energikostnad som er innenfor det som i dag regnes som maksimalt for å beholde en stabil økonomi.

– Kostnadene er enorme?

– Ja. Tallene er store, men oppgaven er monumental og det er et kappløp med tiden. Vi er nødt til å gjøre noe. I Norge har vi tjent oss rike på å selge olje og gass som slipper CO2 ut i atmosfæren. Vi har ressurser til å kunne gjøre noe som tjener det globale miljøet. Hvis dette konseptet skulle lykkes, gir det også store muligheter for den sterke maritime industrien vi har, sier professor Frode Mo.

– Trenger alle ideene vi kan få

Bjørn Hallvard Samset, fysiker og klimaforsker i Cicero, sier at solcelleøyene kan vise seg å være en god idé.

– Skal vi klare det grønne skifte trenger vi alle ideene vi kan få, sier Samset.

– Det smarte med en slik syklus drevet av solenergi, er at vi bruker bare det aktive kretsløpet og slipper å ta ut karbon fra fossile lagre.

– Kan havet ta opp CO2 raskt nok fra atmosfæren?

– Havet tar opp CO2 hele tiden for å holde seg i balanse med atmosfæren. Jeg skal ikke uttale meg skråsikkert om hastigheten, men jeg ser at en av forfatterne bak studien er ekspert på opptak av CO2-utslipp i naturen.

På tvers av land og fag

Forskere fra NTNU, ETH Zürich, University of Zürich, University of Bern og forskningsinstituttene Empa og PSI står bak studien som er publisert i PNAS, Proceedings of The National Academy of Sciences.

Ved NTNU har fagmiljøene innen marin teknikk, prosessteknologi og materialteknologi bidratt.

Referanse:

BD Patterson, F Mo, A Borgschulte, M Hillestad, F Joos, T Kristiansen, S Sunde, JA van Bokhoven: Renewable CO2 recycling and synthetic fuel production in a marine environment(2019), PNAS, DOI/10.1073/pnas.1902335116

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse artiklene fra NTNU?

Forsker: Bygg datamaskiner slik hjernen fungerer

Små droner hjelper store droner til å lande

Kyborger på scenen i Trondheim: Hører farger og føler jordskjelv