ETH-forskare analyserade olika möjligheter för att minska netto CO ₂ den kemiska industrins utsläpp till noll. Deras slutsats? Den kemiska industrin kan faktiskt ha en koldioxidneutral framtid.

Schweiz förbundsråd har beslutat att landet ska bli koldioxidneutralt år 2050. Detta kan vara utmanande vad gäller biltrafiken och hela kraftsektorn, men inte omöjligt – med systematisk elektrifiering och exklusiv användning av koldioxidneutrala energikällor, till exempel.

Ett sådant byte kommer att bli svårare för den kemiska industrin. Medan för många andra industrisektorer är en av de främsta problemen deras energieffektivitet, den kemiska industrin måste också ta upp frågan om råvaror. "Polymerer, plast, syntetiska textilfibrer och mediciner innehåller alla kol. Det måste komma någonstans ifrån, " förklarar Marco Mazzotti, Professor i processteknik vid ETH Zürich. Som det ser ut, den stora majoriteten av detta kol kommer från olja och naturgas. Under produktionen, och när de kemiska produkterna bränns eller sönderdelas vid slutet av sin livslängd, de släpper ut CO ₂ .

Att använda konkreta siffror och metanolproduktion som fallstudie, Mazzotti och medarbetare från ETH Zürich och Utrecht University har nu systematiskt jämfört olika tillvägagångssätt som syftar till att minska netto CO ₂ utsläpp från den kemiska industrin till noll. Huvudslutsatsen från den nya studien är att målet att uppnå netto-noll CO ₂ utsläppen inom den kemiska industrin är faktiskt uppnåeliga. Dock, alla metoder som studien undersökte för att uppnå detta mål har både fördelar och nackdelar, som visar sig olika i olika delar av världen. Dessutom, alla tre koncept kräver mer energi (i form av el) än nuvarande produktionsmetoder.

Fånga CO ₂ eller använd biomassa

• Ett tillvägagångssätt innebär att fortsätta använda fossila resurser som råvara, men systematiskt fånga CO ₂ utsläpp och binda dem under jord med en process som kallas koldioxidavskiljning och -lagring (CCS). Den stora fördelen här är att dagens industriella produktionsprocesser inte skulle behöva förändras. Dock, lagringsplatserna måste vara lämpliga med tanke på sin geologi, erbjuder till exempel djupa sedimentära lager som innehåller saltvatten. Sådana webbplatser finns inte över hela världen.
• Ett annat tillvägagångssätt skulle se att industrin använder kol från CO ₂ fångas i förväg från luft eller från industriella avgaser. Denna process kallas carbon capture and utilization (CCU). Vätgas som krävs för kemiska produkter skulle erhållas från vatten som använder el. Tillvägagångssättet skulle innebära en omfattande översyn av kemiska produktionsprocesser och återuppbyggnad av stora delar av den industriella infrastrukturen. Dessutom, det kräver extremt mycket el – sex till tio gånger mer än CCS. "Denna metod kan endast rekommenderas i länder med en koldioxidneutral elmix, Mazzotti förklarar, fortsätter:"Vi visar tydligt att användning av stora mängder el från kol- eller gaseldade kraftverk skulle faktiskt, vara mycket sämre för klimatet än den nuvarande produktionsmetoden baserad på fossila bränslen."
• Ett sista alternativ skulle vara att använda biomassa (ved, sockerväxter, oljeväxter) som råvara för den kemiska industrin. Även om denna metod kräver mindre elektricitet än de andra, det innebär en mycket intensiv markanvändning för att odla grödorna – vilket kräver 40–240 gånger mer mark än de andra metoderna.

Framtiden för flyget

Mazzotti och hans medförfattare baserade sin studie på produktionen av metanol, som liknar den process som används för att producera bränslen. Deras arbete informerar därför också diskussionen om framtida flygbränslen, som Mazzotti påpekar:"Vi hör det gång på gång, även från experter, att det enda sättet som flyget kan bli koldioxidneutralt är genom att använda syntetiska bränslen, " säger han. "Men det är inte sant." Att producera syntetiska bränslen är en extremt energikrävande process. Om el från kol- eller gaseldade kraftverk skulle användas för detta ändamål, syntetiska bränslen skulle ha ett ännu större koldioxidavtryck än fossila bränslen. Studien visar att det finns minst två genomförbara alternativ till syntetiska bränslen:flyget skulle kunna fortsätta att använda fossila bränslen om CO ₂ som släpptes ut av flygplan fångades in och beslagtogs på annat håll, eller så kan bränslena erhållas från biomassa.