Fanger CO2 med salt

Inspirert av naturens egne rensemetoder har forskerne nå funnet en mer effektiv måte å fange CO2 på.

Publisert
Viktorija Tomkute har nylig disputert med doktorgrad på CO2-fangst med hett saltbad. Håpet er at teknologien kan erstatte CO2-fangst med aminer. (Foto: Heidi S. Nygård)
Viktorija Tomkute har nylig disputert med doktorgrad på CO2-fangst med hett saltbad. Håpet er at teknologien kan erstatte CO2-fangst med aminer. (Foto: Heidi S. Nygård)

Aminer

Amin er en funksjonell gruppe organiske forbindelser hvor nitrogen er hovedatom.

Byggeformelen ligner mye på ammoniakk, men hydrogenatomene er erstattet med alkyler eller aryler.

Amin kategoriseres i primær, sekundær og tertiær amin.

De forbinder seg direkte med syrer til ammoniumsalter.

Kilder: Wikipedia og Store norske leksikon

- Det er den høye temperaturen og raske gass-væske-interaksjonen som har vist seg å gjøre denne fangstprosessen svært effektiv, forteller forsker Espen Olsen, ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU). 

I fire år har han ledet et prosjekt for å utvikle en effektiv prosess for å fange CO2 fra fortynnede gasstrømmer.

Konklusjonen så langt er at så godt som all CO2 i røykgasser kan fanges inn ved hjelp av oppvarmet salt, og dette skjer uten at saltet brukes opp i prosessen. 

At rensemiddelet, kalt absorbenten, etterhvert slutter å virke er en økonomisk ulempe, noe som trekkes fram i forbindelse med den mer tradisjonelle CO2-fangst-metoden basert på aminer (se faktaboks). 

Siden metoden foregår ved høye temperaturer vil den først og fremst brukes på industriutslipp fra høytemperaturprosesser, som for eksempel sementproduksjon og metallurgisk industri.

Prossesen kan ikke brukes på eksisterende kraftverk, men kan planlegges inn i nye, eller ettermonteres i eksisterende industrianlegg. 

Naturens eget renseanlegg

Selve metoden er inspirert av naturens egen måte å fange CO2 på. 

Olsen forklarer at mange organismer i sjøen med bestanddeler av kalsiumkarbonat, for eksempel skjell, blir til marmor etter at de er døde og avsatt i tykke lag under havbunnen.

Saltsmelten fungerer som en bærer av kalsium på samme måte som vann kan være en bærer i naturen.

Espen Olsen. (Foto: Frøydis Kvaløy)
Espen Olsen. (Foto: Frøydis Kvaløy)

-Det som skiller den naturlige prosessen i vann fra vår metode, er at prosessen i vann går veldig sakte i forhold til i et oppvarmet salt, sier Olsen.

Selve prosessen foregår på følgende måte: CO2 fanges i en lukket prosess der saltet i en saltsmelte ikke forbrukes, men sirkulerer mellom to kamre med forskjellig temperatur. CO2 absorberes først ved 600-800 grader, og frigjøres i et separat kammer ved å øke tempertaturen ytterligere et par-tre hundre grader. Det som helt konkret skjer ved høyere temperatur er at kalsiumkarbonat spaltes til kalsiumoksid og CO2.

Til sammenligning er temperaturen cirka 100 grader i aminprosesser, som i dag er den mest modne teknologien for CO-fangst i stor skala.

Raskere enn førstegenerasjon

Et av målene med forskningen til Olsen og hans kolleger har vært å utvikle en CO2-fangstmetode som er bedre enn den med bruk av aminer. Amin-metoden er den mest tilgjengelige, og regnes som førstegenerasjonsteknologi for CO2-fangst.

- Ulempen med amin-metoden er at energiforbruket er forholdsvis høyt og aminen brukes opp raskt i prosessen, sier Olsen.

Noe som betyr store kostnader. 

Olsen forklarer at fangst av CO2 ved høye temperaturer med kalsiumoksid ikke er nytt i seg selv.  Det nye med deres metode er at prosessen blir gjort i en saltsmelte hvor aktive substanser blir løst opp i en væskefase i stedet for å virke i fast form.

- I vårt tilfelle skjer CO2-fangsten betydelig raskere og uten at hverken saltet eller kalsiumoksid blir brukt opp, sier forskeren.

Kommersialisering

Foruten kostnadene, er en av utfordringene ved bruk av aminer at de kan omdannes til kreftfremkallende nitrosaminer og nitraminer. Pågående forskning blant annet ved CO2 Teknologisenteret ved Mongstad ser derfor på muligheter for å få fram aminteknologier som ikke vil være til skade for mennesker og miljø.

Ifølge Olsen dannes det ingen skadelige forbindelser ved bruk av salt under høye temperaturer, så også i dette henseende har saltsmelte-metoden sine fordeler. 

Prosjektet har nå fått forskningsmidler fra Norges forskningsråd for fire nye år, som skal brukes til å optimalisere metoden videre. 

Blant annet skal forskerne gjennomføre en teknisk-økonomisk analyse knyttet til metoden i 2014. Hvis denne faller positivt ut sammenlignet med alternativ teknologi, ønsker NMBU å starte en prosess mot kommersialisering.

Referanser:

E. Olsen, V. Tomkute,”Carbon Capture in Molten Salts”, Energy Science and Engineering, 1, 3, 144-150. (2013) DOI: 10.1002/ese3.24
V. Tomkute, A. Solheim, E. Olsen, “Investigation of high temperature CO2 capture by CaO in CaCl2 molten salt”, Energy and Fuels (2013), DOI: 27, (9), 2013, 5373–5379.