Kan gjøre CO2-fangst billigere

Høyt energiforbruk gjør dagens metoder for å fange CO2 altfor dyre. Norske forskere er på sporet av materialer som ikke trenger så mye energi.

Publisert
(Illustrasjon: iStockphoto/Eivind Torgersen)
(Illustrasjon: iStockphoto/Eivind Torgersen)

Om prosjektet

Prosjektet Carbon dioxide capture by metal-organic frameworks som ble gjennomført i perioden 2009-2012, hadde et budsjett på fire millioner kroner finansiert av CLIMIT-programmet i Norges forskningsråd.

Les mer om prosjektet

Den mest modne teknologien for å fange CO2 er å bruke en vannløsning av aminer, kjemiske forbindelser som kan avledes av ammoniakk.

Nå seiler materialer laget av metaller og organiske stoffer opp som et gunstig alternativ. Når eksosgassen fra kull- eller gasskraftverk strømmer gjennom materialene, blir CO2-en liggende igjen.

– Vi har klart å finne et materiale som fanger opp CO2 mer effektivt enn andre, sier Jasmina Hafizovic Cavka fra Sintef.

Spleiser metall med organiske materialer

Forskerne utvikler såkalte MOF-materialer (Metal-Organic Frameworks). Dette er faste og porøse metallorganiske materialer som har evnen til å binde CO2 fra eksosgassen og slippe det løs igjen for transport til et lagringssted.

Mange varianter av en materialgruppe som kalles CPO-27 ble langtidstestet for å se hvilket som egnet seg best. Materialene som ble testet, hadde samme struktur, men forskjellige metallioner.

Det er diss metallionene som får CO2 til å feste seg ved hjelp av det som på fagspråket heter adsorpsjon., en prosess der en gass bindes til overflaten av et fast stoff eller væske.

Og vinneren ble…

Etter tre års forskning og testing kunne forskerne slå fast at CPO-27-Ni er det mest stabile materialet, og dermed har størst potensial til å bli brukt til CO2-fangst.

Modell av materialet som binder CO2 i eksosgassen effektivt og som lett gir slipp på det igjen når det skal transporteres bort. (Foto: (Illustrasjon: Sintef))
Modell av materialet som binder CO2 i eksosgassen effektivt og som lett gir slipp på det igjen når det skal transporteres bort. (Foto: (Illustrasjon: Sintef))

– CPO-27-Ni har svært høy adsorpsjonsevne ved lave CO2-trykk. Det er også det eneste materialet som tåler vann av de som ble testet.

– Alle de andre materialene degenererer når de kommer i kontakt med fuktighet, forteller Cavka.

Dessverre er CPO-27-Ni et veldig dyrt materiale. For tiden koster det drøyt 100 kroner per gram. Heldigvis kan prisen bli mye lavere hvis det blir produsert i stor skala.

Eksosgassen må være tørr

En annen utfordring foruten prisen er at materialet binder vann sterkere enn CO2. Derfor blir gasstrømmer som inneholder rikelig med vann, tørket før CO2 blir skilt ut.

Cavka venter at videre forskning vil gi oss nye materialer som er billigere, tåler høye temperaturer bedre, har like god kapasitet til å absorbere CO2, og ikke trekke til seg vann så lett.

Ny metode med tang og tare

I prosjektet undersøkte forskerne også nye metoder for å gjøre om MOF-materialene fra pulver til partikler. Det nytter ikke å bruke fint pulver til å binde CO2 fordi det fort vil tette fangstanlegget. Derfor er det nødvendig å gjøre pulveret om til partikler.

Kunsten er å finne metoder til å lage partikler uten at materialet mister sine gode egenskaper. Svaret fant forskerne i alginat.

Alginater er salter av alginsyre fra tang og tare. Ved å blande ulike alginater klarte forskerne å danne kuler av MOF-pulveret uten at overflaten ble vesentlig mindre.

Jasmina Hafizovic Cavka. (Foto: Sintef)
Jasmina Hafizovic Cavka. (Foto: Sintef)

I fangstanlegg om ti år

– Hvis jeg skal gjøre en kvalifisert tipping, vil jeg tro at metallorganiske nettverk kan bli benyttet som adsorpsjonsmiddel for CO2 i stedet for aminer om ti års tid, sier Cavka.

En vesentlig fordel som metallorganiske CO2-fangere har over aminer er at de er lettere å håndtere, og krever vesentlig mindre energi for å frigjøre CO2 før de blir brukt i en ny runde i fangstanlegget.