Mange produkter lages i dag av olje. Kanskje kan de lages av CO2 i fremtiden. (Foto: Witolda / Shutterstock / NTB scanpix)
Mange produkter lages i dag av olje. Kanskje kan de lages av CO2 i fremtiden. (Foto: Witolda / Shutterstock / NTB scanpix)

Forskere prøver å ta CO2 ut av lufta for å lage produkter som nå lages av olje

Når oljealderen er forbi kan vi fortsatt ha behov for å lage en hel rekke produkter som i dag er basert på olje. Rundt i verden jobbes det nå mot å lage andre stoffer av CO2 gjennom en slags kunstig fotosyntese.

Published

Mobil, plastboks, paraply, maling, kamera, båt, nylontau, sko, teip, høreapparat, solbriller. Hva har disse tingene til felles? De inneholder materialer laget av olje.

En lang liste med alt vi omgir oss med i hverdagen inneholder stoffer som kommer fra olje. Nå forsøker forskere å hoppe over fossile kilder og lage stoffene som trengs, direkte fra CO2.

Katalysator

Katalyse er det at noen stoffer øker hastigheten av kjemiske reaksjoner uten å være en del av selve reaksjonen. Slike stoffer kalles katalysatorer. (Kilde: SNL).

Richard H. Heyn jobber i SINTEF og har ledet prosjektet FUTUREFEED som går ut på å finne måter å bruke CO2 i kjemiske prosesser som kan erstatte olje. Men dette er ikke så lett.

For å lage nye stoffer av CO2 må man få de sterke bindingene i CO2 molekylet til å bli svakere eller brytes fullstendig.

- Ettersom CO2 er et så stabilt molekyl, må man tilsette energi for å omdanne det, sier Richard H. Heyn til forskning.no.

En prosess for å gjøre dette går ut på å tilsette varme og trykk sammen med en katalysator og et annet stoff karbonatomene skal reagere med. Da skal man i teorien kunne lage andre og nyttige stoffer. Heyn og kollegaer har blant annet forsøkt å lage stoffer som inngår i plexiglass og bleier gjennom å konvertere CO2.

Men foreløpig må forskerne bruke alt for mye energi i forhold til de resultatene man får. Heyn og kollegaene har riktig nok kommet et steg videre, ved å finne bedre katalysatorer som gjør prosessen mer effektiv, men foreløpig er metoden langt unna å kunne brukes kommersielt.

En ny studie gjort ved ved Rutgers University i USA peker imidlertid på et mulig steg videre.

Har funnet ny metode

Istedenfor å bruke varme og trykk for å sette i gang reaksjoner, har den amerikanske forskergruppa brukt elektrolyse for å konvertere CO2. Stoffet det skal reagere med er noe så enkelt som vann. Dette ligner på kunstig fotosyntese i og med at det brukes energi, CO2 og vann til å danne nye forbindelser.

Elektrolyse

Elektrolyse er en metode for å skille molekyler eller gjøre om salter til grunnstoffene de består av. Elektrolyse gjøres ved å sende strøm gjennom en elektrolytt. En elektrolytt er et stoff som kan løses opp i vann og gi en løsning som er strømførende. Det kan være vann eller smeltede ioniske forbindelser. Strømmen sendes gjennom to elektroder: en negativt ladet, katode, og en positiv ladet, anode.

Forskerne har funnet nye katalysatorer som består av en blanding av fosfor og nikkel – stoffer som er billige og lett tilgjengelig. Dette hjelper reaksjonene til å skje. Ved hjelp av en elektrokjemisk prosess mener de å kunne danne avanserte molekyler som kan lages om til plast og en rekke andre produkter.

Resultatene har de nå publisert i en forskningsartikkel.

- Dette arbeidet demonstrerer at elektrisk energi er ekstremt effektivt, hele 99 prosent, uten at det trengs varmeenergi. Høy temperatur eller høyt trykk er ikke lenger nødvendig. Det hele skjer i romtemperatur i en drivstoffcelle-aktig apparat som kalles en electrolyzer, skriver professor Charles Dismukes, som har ledet arbeidet, på epost til forskning.no.

I tillegg har teamet bedre kunnet styre hvilke stoffer som produseres.

- Gjennombruddet kan lede til at man kan konvertere karbondioksid til verdifulle produkter og råmaterialer som kan brukes i kjemisk industri og legemiddelindustri, mener Dismukes.

Forskerne har tatt patent på elektrokatalysatoren og dannet oppstartsselskapet RenewCO2.

Illustrasjon som viser hvordan utslipp sammen med vann kan konverteres via elektrolyse drevet av fornybar strøm til å bli nyttige produkter. Molekylene forskerne laget var blant annet 2,3- furandiol og methylglyoxal. (Illustrasjon: Karin Calvinho/Rutgers University-New Brunswick).
Illustrasjon som viser hvordan utslipp sammen med vann kan konverteres via elektrolyse drevet av fornybar strøm til å bli nyttige produkter. Molekylene forskerne laget var blant annet 2,3- furandiol og methylglyoxal. (Illustrasjon: Karin Calvinho/Rutgers University-New Brunswick).

Tror det vil bringe forskningen videre

SINTEF-forsker Richard H. Heyn synes den amerikanske studien er interessant.

– Tror du denne forskningen kan bringe feltet noe videre?

– Det er sikkert. Det kommer til å bli en godt sitert artikkel, vil jeg tro.

En godt sitert artikkel betyr at denne studien vil brukes av andre forskere.

Heyn presiserer at bruk av elektrolyse til å omdanne CO2 ikke er nytt. Men forskerne fra Rutgers har brukt en ny materialtype til dette, og det er det som er interessant.

Lage drivstoff?

Det finnes forskjellige retninger innen forskning på omdanning av CO2. Et tysk selskap har laget flytende drivstoff av CO2 basert på en lignende prosess. Forbrenning av dette drivstoffet vil føre til utslipp. Det er derfor ikke en miljøvennlig løsning før det eventuelt blir mulig å fange opp all CO2 som slippes ut, slik at det kan resirkuleres. Her kan du lese mer om prosjektet.

Heyn sier at de fleste elektronreduksjons-prosesser av CO2 foregår på metaller. Kobber er ofte brukt. Utfordringen med å bruke kobber som elektrode/katalysator er at reaksjonene er uselektive, altså at det dannes mange forskjellige stoffer og det er ikke så gunstig. I prosessen som Rutgers-forskerne har funnet opp kan forskerne bedre styre hvilke produkter som lages.

Men for å helle litt kaldt vann på: De nye molekylene forskerne laget var løst i vann. De må fremdeles finne en måte å separere stoffene fra vannet. I tillegg må prosessen fremdeles bli raskere og kunne oppskaleres.

– Men, dette er grunnforskning, så man skal ikke forvente alt med en gang.

- Viktig i en gyllen fremtid

Heyn forteller at grunnen til at han forsker på omdanning av CO2, er visjonen om et karbonnøytralt samfunn.

– I en gyllen fremtid, når vi har sluttet å bruke kull, olje og gass, må vi fortsatt kunne lage alle de materialene vi trenger, men da kun fra fornybare karbon-kilder. EU ønsker en karbonnøytral økonomi innen 2050. Da må man begynne å se på slike ting nå, hvis vi skal klare det.

– En viktig del av kampen mot kilimaproblemet er å redusere avhengigheten vår av olje og gass. Dermed er essensielt at vi finner måter til å utnytte bærekraftige karbonkilder i produktene våre, sier han.

Referanse:

Karin U. D. Calvinho m.fl: "Selective CO2 reduction to C3 and C4 oxyhydrocarbons on nickel phosphides at overpotentials as low as 10 mV". Energy & Environmental Science, vol. 9 2018. Sammendrag.