– Vi har allerede kommersielle løsninger for å fange CO2. Men ingen av dem er perfekte, sier Øyvind Langørgen.
SINTEF-forskeren leder den norske delen av EU-prosjektet LOUISE der i alt 16 partnere fra fire europeiske land deltar med ett mål for øyet:
Å teste en innovativ teknologi for CO2-fangst som vil være både billigere og mindre energikrevende enn dagens mest brukte metoder.
Hypotesen forskningsprosjektet jobber ut ifra, er at deres metode vil redusere både prisen og energibruken, samtidig som en større andel av CO2-en blir fanget opp.
Selv om forskeren – og testanlegget – holder til i Trondheim, står Fredrikstad sentralt i prosjektet. Halvparten av de norske partnerne holder nemlig til i Østfold-byen, gjennom NORSUS, Kvitebjørn Bio-El og Kronos Titan.
Bidrar med kompetanse
Forskningsinstituttet NORSUS skal gjøre livsløpsanalyse av alle casene som studeres i prosjektet.
De to andre Fredrikstad-partnerne bidrar med alt fra kompetanse og operasjonelle anleggsdata til materialer.
Og: De gjør det helt uten å ha noen kommersiell egeninteresse i deltakelsen.
– Det er utrolig bra at de likevel involverer seg, sier Langørgen.
– Vi ser på deltakelsen som en naturlig del av vår egen FoU-aktivitet (forskning og utvikling), forklarer Rune Dirdal i Kvitebjørn Bio-El.
Selskapet produserer fjernvarme, industridamp og strøm gjennom å forbrenne restavfall hvor alt som kan resirkuleres allerede er tatt ut (foredlet avfallsbrensel – FAB). Og de gjør det med tilsvarende type forbrenningskjele som benyttes i teknologien som LOUISE-prosjektet tester ut.
Lite utprøvd teknologi
Det er allerede flere CO2-fangstanlegg i verden og enda flere under prosjektering og bygging. Når EU likevel har gitt midler til forskningsprosjektet, har det en svært enkel forklaring:
Dagens ferdig utprøvde metoder for å fange CO2 krever mye energi, noe som gjør fangsten kostbar. Anleggene klarer heller ikke å fange opp all CO2-gassen slik at det fortsatt blir restutslipp.
Hypotesen forskningsprosjektet jobber ut ifra, er at deres metode vil redusere både prisen og energibruken, samtidig som en større andel av CO2-en blir fanget opp.
– «Vår» metode er ikke så moden og ennå ikke ferdig utviklet og testet. Vi har imidlertid laget et sju meter høyt testanlegg – en størrelse som ligger imellom laboratoriestørrelse og fullskala anlegg – for å høste erfaringer, forklarer Øyvind Langørgen. Det kan konvertere inntil 150 kW med FAB.
I tillegg har prosjektet tilgang til et noe større anlegg hos det Tekniske Universitetet i Darmstadt, en av de tyske prosjektpartnerne. Det er vel 11 meter høyt og kan konvertere inntil 1 MW FAB.
– Mange teknologier ser veldig lovende ut i teorien og laboratorietester. Men en del viser seg å ikke fungere like godt i praksis. Nettopp derfor må vi teste på slike anlegg, fortsetter han.
Tre hovedtyper teknologi
Hva er det så prosjektet egentlig skal teste? For å forklare det, beskriver Langørgen først grovt hvordan CO2-fangst egentlig foregår. Svært grovt deler han inn de mest kjente metodene i tre teknologier: Pre-combustion, post-combustion og oxy-fuel.
I LOUISE-prosjektet tester de en videreutvikling av den sistnevnte teknologien.
- Pre-combustion går ut på å fjerne karbonet fra hydrokarbonholdige brensler som gass, kull, og biomasse, slik at man bare står igjen med hydrogen. Produksjon av blått hydrogen er en slik type teknologi hvor karbonet i naturgass skilles ut i form av CO2 som kan lagres permanent i f.eks. gamle undersjøiske gass- og oljereservoarer i Nordsjøen. Hydrogenet kan brukes i motorer, brenselceller, eller erstatte naturgass i industrielle forbrenningsanlegg, og slipper kun ut vanndamp.
- Post-combustion går ut på å absorbere CO2-en fra avgassen ut fra et forbrenningsanlegg eller annen industriell prosess. Avgassen passerer gjennom et stort tårn hvor CO2-en som regel absorberes ved bruk av aminer, en nitrogenforbindelse som er oppløst i vann. I et annet tårn blir CO2-en separert fra aminene ved å tilføre energi for å øke temperaturen. Aminene kan deretter resirkuleres tilbake til det første tårnet og brukes på nytt. CO2-fangstanlegget under bygging på sementfabrikken i Brevik bruker denne teknologien. Det samme vil også det planlagte fangstanlegget ved avfallsforbrenningsanlegget på Klemetsrud i Oslo. Denne fangstteknologien er den som er kommersielt tilgjengelig per i dag.
- • Oxy-fuel bruker oksygen i stedet for luft i forbrenningen. I hvilken som helst forbrenningsprosess er det oksygenet som reagerer med hydrokarbonene i brenselet og danner CO2 og vanndamp (H2O). I konvensjonell forbrenning med luft vil det i tillegg være med en veldig stor mengde nitrogen fra lufta som bidrar til betydelig fortynning av konsentrasjonen av CO2 og vanndamp i avgassene. Dess lavere konsentrasjon CO2, dess vanskeligere blir det å fange den. Når nitrogen ikke er til stede, som i oxy-fuel teknologi, vil prosessen kun produsere CO2 og vanndamp. Dermed kan CO2 separeres bare ved å kjøle ned gassen slik at vanndampen kondenseres ut. Oxy-fuel teknologi krever oksygen. Metoden LOUISE tester, er en oxy-fuel fangstteknologi med en innovativ metode for å produsere oksygenet.
Tre metoder for CO2-fangst
Bortsett fra at forbrenningsprosessen foregår med oksygen i stedet for luft, vil selve forbrenningsanleggene være omtrent tilsvarende de som brukes i dag. Og anleggene vil fortsatt produsere varme som skal brukes i industrielle formål, til damp, fjernvarme eller strømproduksjon i dampturbiner slik som hos Kvitebjørn Bio-El.
Smart metode for å få oksygenet
Et problem med oxy-fuel CO2-fangstteknologi har vært at det er svært dyrt å produsere rent oksygen. Men her går LOUISE-prosjektet ut på å teste et smart grep:
I stedet for å tilføre rent oksygen produsert i et {tooltip}kryogent luftseparasjonsanlegg{end-texte}Oxy-fuel teknologi krever oksygen, noe som kommersielt produseres i stor skala i kryogene luftseparasjonsanlegg hvor oksygen separeres fra nitrogen ved destillasjon rundt ca. -180 °C. Etter hvert vil det også kunne bli en del oksygen tilgjengelig som «bi-produkt» fra produksjon av hydrogen fra vann i elektrolysører.{end-tooltip}, består anlegget av to reaktorer. I den ene, luftreaktoren, tilføres vanlig luft og for eksempel mineralet ilmenitt – råstoffet til Fredrikstad-selskapet Kronos Titan – som tar opp oksygenet fra luften ved høy temperatur, i området 900 – 1000 °C. Ilmenitten sirkuleres deretter til den andre reaktoren, brenselreaktoren, hvor oksygenet separeres fra ilmenitten og brukes til å forbrenne brenslet. Ilmenitten sirkuleres deretter tilbake til luftreaktoren. Ilmenitten vil fortsette å sirkulere slik mellom de to reaktorene. Teknologien kalles på engelsk for Chemical Looping Combustion (CLC).
– Med vår metode bygger man ikke et CO2-fangstanlegg ved siden av forbrenningsanlegget. I stedet har man et forbrenningsanlegg hvor CO2-fangst nærmest er en integrert del av forbrenningsanlegget, bortsett fra at man må separere CO2 og vanndamp etter forbrenningsprosessen. Utfordringen blir at forbrenningsanlegget blir litt mer komplekst og at man trolig må bygge det fra bunnen av i stedet for ombygging av eksisterende anlegg. Målet vårt er å finne ut hva det vil koste, samt få bekreftet de aktuelle fordelene med teknologien, forklarer Øyvind Langørgen.
Seniorforsker Ingunn Saur Modahl i NORSUS syns det er et spennende prosjekt å delta i – også med tanke på at Fredrikstad allerede har planer om CO2-terminal på Borg Havn.
– CO2-fangst og -lagring kan ikke bli noen sovepute. Verden må fortsatt jobbe for å redusere selve utslippene. Men vi vil uansett måtte fange opp CO2 også. Da er det flott å kunne bruke vår ekspertise i et slikt prosjekt, sier hun.
