1 4 K J E M I 2 2 0 2 3 Ingen har unngått å få med seg debatten rundt CO₂ som drivhusgass, og hva det måtte bety for jordens klima. Den debatten skal vi la ligge her og heller se på hvordan innholdet av CO₂ i jordens atmosfære kan reduseres ved hjelp av fysikk og kjemi. De fleste metoder for CO₂-fangst går direkte på kilden til utslippene. Det betyr at man gjør en inngripen i anleggene som produserer CO₂ – de såkalte utslippspunktene – og stopper CO₂ før den slippes ut i atmosfæren. I følge IPCC1 er 65 % av de globale utslippene av drivhusgasser knyttet bruk av fossilt brensel og industriprosesser. Husholdninger og transportmidler står for omtrent 30 % av utslippene av CO₂, men disse kildene er ikke målgruppen for de fleste metodene som presenteres i denne artikkelen. Her skal vi stort sett se på metoder som kan anvendes på de store punktutslippskildene. I Norge er det Mongstadanlegget som troner øverst på denne statistikken, og generelt gjelder det at raffinerier er en stor kilde til utslipp. Det gjelder også annen industri – sementindustrien er en stor utslippskilde, og det er også avfallsforbrenningsanlegg. Det er derfor ikke tilfeldig at vi i Norge finner aktivitet knyttet til CO₂-fangst nettopp ved slike installasjoner. Verdens største testanlegg for CO₂-fangst befinner seg på Mongstad – Technology Centre Mongstad (https://tcmda.com/). Norcem Brevik (https://www.brevikccs.com/en) skal i løpet av 2024 ha ferdig verdens første fullskala anlegg innen sementproduksjon. Det er planer om verdens første fullskala anlegg knyttet til avfallsforbrenningsanlegget på Klemetsrud i Oslo (https://www.celsio.no/karbonfangst-ccs/). Så hvordan går man frem for å fjerne CO₂ fra utslippene? Dette kan gjøres på mange måter, men man pleier å skille mellom tre hovedtyper av prosesser: - Fjerning før forbrenning - Fjerning etter forbrenning - Oxyfuel forbrenning Fjerning av CO₂ før forbrenning Alle kjemikere vet at man får dannet CO₂ når karbonholdig materiale brenner. En mulig løsning på problemet vil da være å fjerne karbonet før forbrenning. Istedenfor å brenne for eksempel kull eller metan for å skaffe energi, oksideres dette ved høye temperaturer (opp mot 400 °C) til såkalt syngas (synthesis gas). Dette er en blanding av hydrogen og karbonmonoksid ispedd karbondioksid og metan. Deretter gjennomgår syngassen en eksoterm vann/gass-skiftreaksjon ved en lavere temperatur (ned mot 40 °C) der CO reagerer med vann og gir karbondioksid og hydrogengass. Man sitter da med en gassblanding der CO₂-innholdet kan være opp mot 50 %. Siden dette i bunn og grunn gjøres for å fjerne CO₂ virker dette kanskje som en underlig fremgangsmåte. Imidlertid er det ved så høye CO₂-konsentrasjoner og trykk forholdsvis lett å separere den fra hydrogengassen. Til dette kan man anvende ulike metoder. Både absorpsjon, adsorpsjon, membraner og kryogen fraksjonering kan benyttes. Ordene ‘absorpsjon’ og ‘adsorpsjon’ kan høres like ut, men beskriver ulike prosesser. Absorpsjon kan være både en kjemisk og en fysisk prosess. CO₂ kan både reagere med absorbenten og danne nye forbindelser, eller fysisk løse seg i løsemiddelet. Dette er en bulk-prosess, i motsetning til adsorpsjon som er en fysisk prosess som skjer på overflaten av adsorbenten. Aktuelle adsorbenter er aktivt kull, zeolitter, og ikke minst MOF-materialer (Metal Organic Frameworks). Ulike adsorbenter fungerer ulikt ved ulike betingelser. Faktorer som porestørrelse, overflateareal, trykk og temperatur er viktige her. Etter hvert vil adsorbenten bli mettet av CO₂, og man må da regenerere denne. Dette gjøres typisk ved å endre temperatur og/eller trykk slik at CO₂ desorberes og kan samles opp. I før-forbrenningsanlegg kan man også benytte absorpsjon som separasjonsteknikk. Dette kan være en ren fysisk prosess der CO₂ løser seg i et løsemiddel. I Selexolprosessen2 benytter man seg CO₂-fangst Norge er i ferd med å bruke mye penger på disse teknologiene, og i denne artikkelen skal vi se på noen av de vanligste metodene i bruk eller under utprøving for å fjerne CO₂ fra utslippskilder. Professor Bjørn Grung, Kjemisk institutt, Universitetet i Bergen
RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ3Mzgy