Cement är ett av världens vanligaste byggmaterial, och dess tillverkning står för sju procent av våra utsläpp av växthusgaser. Vi måste göra något åt detta. Den här bilden är tagen i Shanghai. Kredit:Thinkstock
Cementtillverkning står för så mycket som sju procent av de globala utsläppen av växthusgaser. En ny hybridteknik gör det lättare och billigare att fånga och rena CO 2 produceras av industrin. Och tekniken kan eftermonteras till befintlig anläggning.
Forskare vid SINTEF har nu uppgraderat metoden som används för att fånga upp växthusgaser som genereras under cementtillverkningsprocessen. Förhoppningen är att denna teknik kan användas av cementfabriker och i andra industriella processer i kustområden och längs europeiska floder, eftersom metoden är baserad på flytande av CO 2 , så att den kan transporteras med fartyg. Den kan även eftermonteras till befintlig anläggning.
I vanliga fall, rökgaserna som släpps ut från en cementfabrik innehåller cirka 20 procent CO 2 . För att transportera och/eller lagra CO 2 från dessa gaser, de måste först skrubbas. Det nuvarande minimikravet är ca. 95 procent renhet. Dock, denna process kräver stora mängder värme och är därför energikrävande.
Teamet av forskare föreslår nu att sektorn ska använda en hybridteknik som gör CO 2 fånga lättare, mer energieffektiv, och bättre lämpad för CO 2 transport med fartyg.
Mer än 99 procent ren
"Vi föreslår ett lovande tillvägagångssätt som använder ett membranfilter kombinerat med ett egenutvecklat system som involverar forcerad koncentration av CO 2 genom flytning, ", förklarar SINTEF-forskaren David Berstad. "Vi uppnår detta genom att kyla ner det under tryck, " han säger.
Enbart membranet koncentrerar CO 2 gaser till cirka 70 procents renhet. Det är för närvarande standard att använda ett extra membransteg för att skrubba gasen och uppnå den nödvändiga renheten på 95 procent. Dock, forskargruppens metod som involverar CO 2 flytande är mindre energikrävande, och resulterar även i en ännu renare gas.
Mätningar som Berstad och hans forskarkollega Stian Trædal gjorde under experiment med det nya systemet utförda på en laboratorierigg i Trondheim visar på renhetsnivåer på minst 99 procent.
"De bästa resultaten som vi har sett är cirka 99,8 procent, men det är teoretiskt möjligt att uppnå ännu högre nivåer av renhet, " säger Berstad. "Ju renare gas desto bättre, eftersom det då kräver mindre kapacitet för att transportera och/eller lagra CO 2 i gas eller flytande form.
Elektrisk energi "ersätter" ånga
En annan fördel med denna process är att till skillnad från andra system, den använder elektrisk energi för att kyla och komprimera gasen istället för ånga för att regenerera lösningsmedel (kemikalier som binder till CO 2 – ed. not) som är fallet med konventionell CO 2 fånga tekniker.
Således hybriden CO 2 fångstprocessen har inget behov av ånga, som endast ett fåtal industrianläggningar i Norge och Europa har tillgång till utan att behöva bygga ytterligare en ångproduktionsanläggning.
Fartygstransport istället för pipelines
En annan viktig fördel är att den flytande CO 2 kan transporteras med fartyg. Detta innebär att man tillverkar CO 2 kondensering är en integrerad del av fångstprocessen, förbereder CO 2 för transport med fartyg, vilket är det medel som anges i planerna för Norges fullskaliga CCS-projekt.
"Om CO 2 får inte transporteras med fartyg, men under högt tryck i en pipeline, den flytande CO 2 pumpas till önskat tryck vid en temperatur på minus 50 grader för att sedan värmas upp igen, säger Berstad.
Flera labbriggexperiment
Kompaniet 2 kondensationsexperiment utförda av SINTEF-forskarna med deras laboratorierigg genomfördes hösten 2018, resulterade i rapporten "Experimentell undersökning av CO 2 kondensering för CO 2 fångst från cementfabriker."
"Under experimenten betedde sig labbriggen som förväntat, så nu vet vi att vi kan vara säkra på att det fungerar och kan tvinga renhetens gränser ytterligare, säger Berstad.
I framtiden, riggen kommer att göras mer mångsidig så att den kan användas för andra experiment såsom separation av syngasblandningar, vilket är relevant i en rad olika system som används för utsläppsfri vätgasproduktion.
"Vi har konstruerat riggen för att vara så mångsidig som möjligt så att den kan möta ett antal olika experimentella behov, " säger Berstad. "Som applikationer för avskiljning och lagring av koldioxid, vi vill använda den för att ta reda på exakt vilken renhetsnivå som behövs för flytande av CO 2 .
Förutom, vi avser att använda den för att se hur vi effektivt kan ta bort och förvandla CO 2 under produktion av väte från naturgas, " han säger.
