Forskare ökar ansträngningarna för att göra avfallskoldioxid från industrin till kemikalier som metanol i ett försök att minska utsläppen och tillhandahålla en ny råvarukälla för användning i bränsle, cement och livsmedelsproduktion.

Det är en del av en strategi för att stoppa den globala uppvärmningen genom att minska mängden CO2 vi släpper ut i luften och sedan återanvända den-en teknik som kallas koldioxidupptagning och utnyttjande (CCU).

Vid en anläggning som drivs av Carbon Recycling International (CRI) bredvid den pittoreska Blå lagunen i sydvästra Island, vatten, energi och avfall koldioxid från ett närliggande geotermiskt kraftverk används för att tillverka metanol, som kan blandas med bensin för att driva bilar eller förvandlas till en rad kemikalier.

"Vi tar CO2 ursprungligen upplöst i ångan som kommer från underjorden och vi återanvänder en del av det som råvara i vår process, "sade Ómar Freyr Sigurbjörnsson, tidigare forskningschef och nu chef för försäljning och marknadsföring på CRI.

CRI byggde sin demofabrik 2012 och blev världens första företag att producera och sälja metanol från avfall CO2. Sedan 2014 har anläggningen kan tillverka cirka 4, 000 ton metanol per år, som säljs i andra europeiska länder.

Denna mängd är en droppe i havet för tillfället, eftersom cirka 80 miljoner ton metanol tillverkas årligen. Genom ett projekt som heter Circle Energy, CRI genomför en förstudie för att skala upp sin verksamhet. CRI siktar på att bygga dussintals anläggningar i Europa som kombinerar förnybar energi med avfall CO2 -gas för att tillverka metanol, börjar med en mycket större anläggning i Norge, där den kommer att använda vattenkraft för att göra 100, 000 ton metanol varje år. Planen är att börja bygga snart och färdigställa anläggningen 2021.

Hållbar

CRI:s process är mycket mer hållbar än vanlig metanolproduktion. I Europa och USA, mest metanol tillverkas med naturgas, medan i Kina används kol.

CRI -processen startar genom att använda den förnybara energin för att elektrolysera vatten, vilket är ett sätt att bryta H2O -molekyler till syre och väte med hjälp av elektricitet. Vätet reageras med avfallet CO2 med hjälp av speciella kemikalier som kallas katalysatorer. Detta ger metanol, som består av fyra väteatomer, en av kol och en av syre. Den enda avgasen är syre, som släpps ut i luften eller används på annat sätt.

I Norge, CRI kommer att använda förnybar energi och slösa koldioxidgas från närliggande industri för att tillverka grönare metanol, som sedan går in i färger, plast, lösningsmedel, lim, bränslekomponenter, och mer. Detta sätt att tillverka metanol minskar koldioxidutsläppen med 90% jämfört med att använda fossila bränslen.

"Vi kan sälja på samma bränslemarknader i Europa som andra fossila bränslen metanol, men vi får ett premiumpris, sa Sigurbjörnsson.

Metanol kan också lagras och transporteras från produktionsanläggningar för förnybar energi till där konsumenterna är. "Vi kan omvandla förnybar energi till kemisk energi som kan lagras under lång tid, och den kan flyttas långa sträckor utan att förlora energi. Det har dessa fördelar jämfört med att säga batteriteknik, sa Sigurbjörnsson.

CRI, som har tagit fram hur man använder restgaser från industrier som stål- och järntillverkning, planerar också att använda avfall CO2 från kraftverk och cementfabriker till god användning.

"Vi planerar att få fler partners att saminvestera med oss, som kraftföretag, kemiska företag och olika industrier, "Sigurbjörnsson." Vårt fokus ligger på att utveckla tekniken och licensiera och sälja den utrustning som följer med. "

Detta kan sänka utsläppen men kommer inte att svälja all industriens CO2.

Rapportera

Den senaste landmärkesrapporten från mellanstatliga panelen om klimatförändringar varnade för att världen måste begränsa temperaturhöjningen till 1,5 ° C. Detta kräver många lösningar och flera tekniker.

"Eftersom industrisektorn släpper ut 40% av all koldioxid, vi försöker fånga den från skorstenen och göra något nyttigt med den, "sade professor Patricia Luis Alconero vid UC Louvain i Belgien, som just har påbörjat ett ambitiöst projekt för att förvandla avfall CO2 till användbara kemikalier.

Hennes projekt, CO ₂ Liv, är inspirerad av naturen. "Vår process ser på hur naturen tar upp CO2 i sina egna syften. Vi försöker kopiera naturens användning av enzymer, men på ett sätt som är mer effektivt och som använder membranteknik, " Hon sa.

Nuvarande teknik för att fånga kol använder flytande aminer, dyra och giftiga kemikalier med stor affinitet för CO2 -molekyler, men kostnaden och hållbarheten i processen är oroande. För att generera energi och fånga upp CO2 i ett fossilt kraftverk, till exempel, ytterligare 30% mer energi behöver genereras.

Membran

För att utveckla denna membranbaserade process, Professor Luis Alconero använder aminosyrasalter och enzymer som fångar upp och omvandlar CO2 -molekyler till användbara kemikalier. I ett andra steg, använder också membran, kemikalierna kommer att kristalliseras och återvinnas som rena material för användning av industrin.

"Denna process är flexibel eftersom beroende på vilka enzymer vi använder, vi kan få olika kemikalier, "sa hon. Exempel är karbonatsalter, såsom natrium- eller kalciumkarbonat, en råvara för cementindustrin, eller glukos.

Andra möjligheter med högt värde är rena föreningar som kan vara värdefulla för livsmedelsindustrin. Det är kostnaden för att förvandla CO2 till något användbart och värdet av det materialet som avgör om processen sjunker eller simmar.

"CO2 är slöseri, så det måste verkligen vara en billig process som leder till en intressant komponent, "sade professor Luis Alconero, som siktar på att bygga ett prototypsystem.

"Vårt mål är att komma med en lösning som är mer miljövänlig än aminer och också att lösa de ekonomiska frågorna, " Hon sa.