Gør det nemmere at opfange kuldioxid i cementindustrien

Cementfremstilling står for så meget som syv procent af de globale drivhusgasemissioner. En ny hybridteknologi gør det nemmere og billigere at opsamle og rense CO ₂ produceret af industrien. Og teknologien kan eftermonteres på eksisterende anlæg.

Forskere ved SINTEF har nu opgraderet metoden, der bruges til at opfange drivhusgasser, der genereres under cementfremstillingsprocessen. Håbet er, at denne teknologi kan bruges af cementfabrikker og i andre industrielle processer i kystområder og langs europæiske floder, fordi metoden er baseret på fortætning af CO ₂ , så det kan transporteres med skib. Det kan også eftermonteres på eksisterende anlæg.

Normalt, røggasserne, der udledes fra en cementfabrik, indeholder omkring 20 procent CO ₂ . For at transportere og/eller opbevare CO ₂ fra disse gasser, de skal først skrubbes. Det nuværende minimumskrav er ca. 95 procent renhed. Imidlertid, denne proces kræver store mængder varme og er dermed energikrævende.

Forskerholdet foreslår nu, at sektoren skal bruge en hybridteknologi, der gør CO ₂ fange lettere, mere energieffektiv, og bedre egnet til CO ₂ transport med skib.

Mere end 99 procent ren

"Vi foreslår en lovende tilgang ved hjælp af et membranfilter kombineret med et internt udviklet system, der involverer tvungen koncentration af CO ₂ ved fortætning, " forklarer SINTEF-forsker David Berstad. "Det opnår vi ved at køle det ned under pres, " han siger.

Membranen alene koncentrerer CO ₂ gasser til cirka 70 procent renhed. Det er i øjeblikket standard at anvende et ekstra membrantrin til at skrubbe gassen og opnå den nødvendige renhed på 95 procent. Imidlertid, forskerholdets metode, der involverer CO ₂ likvefaktion er mindre energikrævende, og resulterer også i en endnu renere gas.

Målinger foretaget af Berstad og hans forskerkollega Stian Trædal under forsøg med det nye system udført på en laboratorieplatform i Trondheim viser renhedsniveauer på mindst 99 procent.

"De bedste resultater, vi har set, er omkring 99,8 procent, men det er teoretisk muligt at opnå endnu højere niveauer af renhed, " siger Berstad. "Jo renere gas, jo bedre, fordi det så kræver mindre kapacitet at transportere og/eller opbevare CO ₂ i gas eller flydende form.

Elektrisk energi "erstatter" damp

En anden fordel ved denne proces er, at i modsætning til andre systemer, det bruger elektrisk energi til at afkøle og komprimere gassen i stedet for damp til at regenerere opløsningsmidler (kemikalier, der binder til CO ₂ – udg. note), som det er tilfældet ved brug af konventionel CO ₂ indfangningsteknologier.

Således hybrid CO ₂ indfangningsprocessen har ikke behov for damp, som kun meget få industrianlæg i Norge og Europa har adgang til uden at skulle bygge et ekstra dampproduktionsanlæg.

Skibstransport i stedet for rørledninger

En anden vigtig fordel er, at den flydende CO ₂ kan transporteres med skib. Dette involverer fremstilling af CO ₂ likvefaktion en integreret del af opsamlingsprocessen, forbereder CO ₂ til transport med skib, hvilket er de midler, der er fastsat i planerne for Norges fuldskala CCS-projekt.

"Hvis CO ₂ må ikke transporteres med skib, men under højt tryk i en rørledning, det flydende CO ₂ pumpes til det krævede tryk ved en temperatur på minus 50 grader for senere at blive varmet op igen, siger Berstad.

Flere laboratorieforsøg

CO ₂ kondensationsforsøg udført af SINTEF-forskerne ved hjælp af deres laboratorie-rig blev udført i efteråret 2018, resulterede i rapporten "Eksperimentel undersøgelse af CO ₂ likvefaktion for CO ₂ indfangning fra cementfabrikker."

"Under eksperimenterne opførte laboratoriet sig som forventet, så nu ved vi, at vi kan være sikre på, at det virker og kan tvinge grænserne for renhed endnu længere, siger Berstad.

I fremtiden, riggen vil blive gjort mere alsidig, så den kan bruges til andre eksperimenter såsom adskillelse af syngasblandinger, hvilket er relevant i en række forskellige systemer, der anvendes til emissionsfri brintproduktion.

"Vi har konstrueret riggen til at være så alsidig som muligt, så den kan opfylde en række forskellige eksperimentelle behov, " siger Berstad. "Såvel som CO2-opsamling og -lagringsapplikationer, vi ønsker at bruge det til at finde ud af præcist, hvilket renhedsniveau der er nødvendigt for at fortætte CO ₂ .

Udover, vi agter at bruge det til at se, hvordan vi effektivt kan fjerne og fortætte CO ₂ under produktion af brint fra naturgas, " han siger.