På Mars står en maskin som kan lage oksygen av CO₂.

Nylig viste en ny Science-studie at maskinen, som kalles MOXIE, gjør CO₂ fra Mars-atmosfæren om til oksygen som skal utnyttes av framtidens astronauter.

Saken fikk en av videnskab.dk sine lesere til å lure på om vi kunne utnytte den samme teknologien til å løse klimaproblemene på jorden.

– Vi slipper jo ut for mye CO₂ på jorden. Kunne metoden brukes her også? spør Bjarne i en e-post.

Brygger oksygen på Mars

Oksygenmaskinen MOXIE sitter inne i magen på en Mars-bil som kalles Perseverance.

Herfra høster den karbondioksidet (CO2) fra atmosfæren. Et CO2-molekyl består av et karbonatom (C) og to oksygenatomer (O2), og MOXIE sørger for å splitte CO2-molekylene.

Det krever energi, men resultatet er et oksygen-molekyl og et molekyl av gassen kullos, også kalt karbonmonoksid (CO).

Oksygenet er avgjørende hvis framtidens astronauter skal kunne puste på Mars og ha sjanse for å komme hjem til jorden igjen.

Også en god idé på jorden

På jorden har vi (heldigvis) ikke behov for en maskin som lager oksygen.

Men det er ikke dumt å utnytte prinsippene fra Mars-maskinen som en del av klimaløsningen, mener Henrik Lund Frandsen fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

– Det er noe man kanskje kan gjøre i framtiden. Det er noe vi vil gjøre. Det er sikkert som amen i kirken, sier Frandsen, som forsker på faststoffelektrolyse.

Han forklarer at det er den sentrale delen av MOXIE-maskinen – en såkalt faststoffelektrolyse-celle – som sørger for at CO₂ blir til oksygen og kullos. Og nettopp denne teknologien har dansk forskning vært med på å utvikle, påpeker Frandsen.

Samme teknologi

Den danske bedriften Haldor Topsøe har utviklet en maskin minner om MOXIE.

– Haldor Topsøe har laget et anlegg som gjør CO₂ til kullos og oksygen, forteller Morten Bo Madsen, som er førsteamanuensis ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Han er Mars-forsker og en del av teamet bak oksygenproduksjonen på Mars, og han forteller at forskerne fra Nasa nylig besøkte Haldor Topsøe for å se den danske maskinen.

Målet med den er imidlertid ikke å produsere oksygen – det har vi heldigvis nok av på jorden – og heller ikke å fjerne CO₂ fra atmosfæren. Målet er derimot å produsere kullos.

Produserer kullos

Kullosen kan blant annet brukes til å produsere syntetisk drivstoff, og den kjemiske industrien og elektronikkbransjen trenger kullos til produksjonen, forklarer Christian Wix fra Haldor Topsøe.

– Vi har jobbet med teknologien i over 10 år og opprinnelig hadde det ikke noe med den grønne omstillingen å gjøre, men det har endret seg. Nå ser vi på hvordan vi kan bygge enda større anlegg som kan bli en del av klimaløsningen, sier Wix, som er sjef for produktutvikling hos Haldor Topsøe.

Det høres nesten ut til å være for godt til å være sant: En maskin som kan fjerne CO₂.

Det er imidlertid en rekke store og betydelige problemer.

En giftig gass

For det første vil man skape masse kullos. Det er en giftig gass.

Kullosen må altså håndteres forsvarlig, men den kan altså brukes som ingrediens i industrien.

Et annet problem er den lave konsentrasjonen av CO₂ i luften. På Mars utgjør CO₂ mer enn 95 prosent av atmosfæren. Men på jorden er tallet bare omkring 0,04 prosent.

Selv om det er fint for oss mennesker, ville det gi problemer for en maskin som MOXIE.

– Maskinen ville gå i stykker hvis den gikk på luft hentet rett fra jordens atmosfære, sier professor Henrik Lund Frandsen fra Danmarks Tekniske Universitet.

Energikrevende prosess

Det er en spesiell del av apparatene – elektroden – som ikke tåler den oksygenholdige atmosfæren på jorden.

– Men la oss si at vi kunne finne opp nye elektroder – det kan vi sikkert – som kan tåle oksygen. Da ville luften fortsatt ha veldig lite CO₂, og det ville gjøre prosessen energikrevende, sier Frandsen.

Han påpeker at oppdelingen av CO2-molekyler krever høyt trykk, høy temperatur, energi og strøm. MOXIE-maskinen jobber for eksempel med temperaturer på omkring 800 grader.

– Det vil ikke lønne seg å hente luft rett fra atmosfæren. Det vil være en energikrevende prosess som bare fjernet veldig lite CO₂, sier Frandsen.

Skaff CO₂ i ren form

Henrik Lund Frandsen forteller at prinsippet fra MOXIE kan utnyttes hvis man kan skaffe seg adgang til CO₂ i ren form.

Men hvordan får man fanget inn CO2-en?

Noen forskere jobber med å høste inn CO₂ fra skorsteinen av kraftverk. Her er det ofte omkring 10–15 prosent CO₂.

CO2-en kan konsentreres ytterligere med spesielle stoffer som binder seg til CO₂, forklarer kjemiprofessor Anders Riisager fra Danmarks Tekniske Universitet.

– Det er en velkjent teknologi. Kanskje kan man gjøre kraftverk helt utslippsfrie. Men problemet er at metoden er dyr og energikrevende, forklarer Riisager, som forteller at metoden er kjent under betegnelsen aminskrubbsing.

En dyr metode

Denne CO2-fangst-metoden «stjeler» omkring en tredjedel av energien et kraftverk produserer. Og det har ifølge Riisager vært det helt problemet.

– Det krever enorme investeringer, og det er uklart hvem som skal betale regningen, sier Riisager, som blant annet er en del av et forskningsprosjekt som forsøker å gjøre CO2-fangst-metoden billigere.

Men altså: Det er allerede mulig å bruke metoden til å fange inn ren CO₂ som kan brukes i en MOXIE-lignende maskin.

Dermed sørger man for at kraftverket ikke sender ut mer CO₂ i atmosfæren.

Men finnes det teknologi som kan fjerne CO₂ fra atmosfæren?

Fjern CO₂ fra luften

Ja, er svaret fra Anders Riisager, som påpeker at teknologien er kjent som direct air capture (DAC).

– Det er helt klart mulig, og det er flere bedrifter som kan gjøre det. Men det er ikke spesielt effektivt. I bunn og grunn virker teknologien best når konsentrasjonen av CO₂ er høyere. Så derfor er det enklere å gjøre slike ting på Mars, sier han.

Uansett hvordan man fanger inn og konsentrerer CO₂, er ikke forskerne enige om hva man bør gjøre med den.

To muligheter for CO₂

I bunn og grunn er det, ifølge Anders Riisager, to muligheter for å kvitte seg med CO2-en:

• Man kan oppbevare den. For eksempel i de gamle olje- og gassdepotene.
• Man kan gjenbruke den. For eksempel ved å kjøre den gjennom en maskin som MOXIE, som produserer kullos, som kan brukes av industrien.

– Til syvende og sist er nok den beste løsningen å gjøre begge deler. Men hele diskusjonen er ikke alltid så nyansert som kunne ønske seg, sier Riisager.

– I bunn og grunn handler det om at hvis man kan få konsentrert CO₂, har vi mange muligheter, legger han til.

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