Røykgassrensing: Kalsiumlooping er ikke veldig ulik andre meoder som brukes til å hente ut CO2 fra avgasser. (Bilde: Salcape)

SALCAPE

Har det norske selskapet funnet teknologien som effektivt kan hente CO2 fra avgasser?

Så effektiv at den kan tvinge klimagassen ut fra vanlig luft.

Det å fjerne CO2 fra industrielle avgasser er dyrt. Veldig dyrt. Ikke minst når den også skal konsentreres, komprimeres og fraktes til et sted hvor den kan injiseres i for permanent lagring.

Den tradisjonelle måten å gjøre dette på er å bruke en aminvæske for å absorbere CO2-en i avgassen og så hente den ut ved å varme opp væsken.

Regjeringen har pekt ut punktutslipp tre steder i Norge som skal få CO2-rensing i fullskala. Det vil koste mye. Nå er jakten på kostnader i gang. Kan dette gjøres billigere med aminer, eller finnes det andre måter å hente ut CO2 mer effektivt og billigere?

Kan tvinge CO2 ut av luft

Kanskje norske Salcape har funnet teknologien som kan hente CO2 fra avgasser. Metoden er til og med så effektiv at den kan tvinge klimagassen ut fra vanlig luft. Det er det selvfølgelig ingen som tenker å gjøre i dag, men hvem vet? Blir klimaproblemet mye verre kan vi blir nødt til å prøve å tilbakestille atmosfærene en gang i fremtiden.

Spørsmålet om hvordan vi mest mulig effektivt henter ut CO2 fra forbrenningsgasser er presserende. Teknologer over hele verden klør seg i hodet og kommer opp med nye løsninger. De bør ikke være for kostbare og de må ha høy virkningsgrad. På tross av en lang rekke varianter av kjemiske prosesser for å hente ut og konsentrere opp CO2 fra avgassen, er det den såkalte aminprosessen fremdeles dominerer.

Oppfinneren: Espen Olsen fant opp prosessen på grunn av et mislykket forsøk.
Oppfinneren: Espen Olsen fant opp prosessen på grunn av et mislykket forsøk. Foto: ORV

Går det som selskapet Salcape på Ås i Akershus tror, så vil kalsiumoksid i mange prosesser være bedre egnet til å hente ut CO2 enn aminer.

De mener deres prosess er best egnet til å gjøre jobben i store industrianlegg hvor avgassene holder høy temperatur.

Industrielle utslipp står ifølge IPCC for 23 prosent av verdens CO2-utslipp. Samtidig er disse forurenserne konsentrert i tre regioner i verden. 7300 av dem slipper ut 85 prosent av alle industrielle utslippene. Vi vet altså hvor disse gigantiske utslippene er, og størrelsen gjør at det virkelig monner om vi kan rense dem for CO2.

I tillegg tror Salcape at prosessen deres vil være godt egnet for å rense utslipp fra energiproduksjon. Den står for mer enn halvparten av alle CO2-utslipp i verden.

Kjent prosess

Prosessen Salcape har utviklet er en variant av en kjent prosess. For det første er dette, som svært mange andre teknologier for å hente ut CO2, såkalt kjemisk looping. Det betyr at avgassen avgir CO2-innholdet til en eller annen absorbent, som kan være amin, eller i dette tilfellet, kalsiumoksid i et reaksjonstårn.

Den CO2-frie avgassen slippes ut til luft, etter eventuelt å ha avgitt den termiske energien i en varmeveksler.

Absorbenten som har tatt opp CO2-gassen går videre til en desorber hvor den varmes opp og slipper CO2-gassen. Den ledes konsentrert for videre til deponering. Fri for CO2 ledes absorbenten tilbake til absorbsjonstårnet. Hele prosessen går altså rundt og rundt – den looper.

Med salt

Prosessen til Salcape er i utgangspunktet svært lik en kjemisk loopingprosess med kalsiumoksid som absorbent. Men den har en vri:

Metoden til Salcape går ut på å utføre den kjemiske kalsiumloopingen i flytende fase i stedet for med et virvelsjiktsystem – fluidized bed. I tillegg bruker de en tilsetning i form av en saltsmelte som kan være CaCl2 eller CaF2. Slike salter er billige og ofte avfallsprodukter, som ikke forbrukes i prosessen.

Det er den termiske syklingen mellom absorbsjon på 850 grader og desorpsjon på 950 grader som henter ut CO2, men den termiske syklingen krever ikke mye energi. Den er gjenvinnbar. Det er overgangen fra CaO til CaCO3 som er energikrevende.

Reaksjonslikningen er enkel nok.

CaCO3 ⇌ CaO  + CO2.

Dette er i praksis det motsatte av sementproduksjon og det motsatte av det naturen har gjort.

Fakta

I en nylig gjennomført teknisk-økonomisk analyse utført av Salcape i samarbeid med IFE og Tel-Tek, ble rensing av CO2 fra et naturgasskraftverk (400 MWel) med Salcapes teknologi sammenlignet med aminprosessen MEA.

Forstudien antok «worst case scenario» ved at den nødvendige desorpsjonsenergien kom kun fra elektrisitet. Resultatene viser at CCMS vil bli billigere enn MEA for strømpriser under 40 EUR/MWh, noe som er realistisk i det nordiske markedet.  Men, flere vesentlige faktorer i en reell installasjon vil kunne gjøre situasjonen langt mer fordelaktig for Salcapes teknologi ved at energibehovet til prosessen reduseres:

  • Ved å installere ekstra turbiner kan 30% av prosessvarmen regenereres.
  • Ved rensing av industrigasser med høyere CO2-innhold enn gasskraftverk er behovet for tilført energi langt mindre.
  • Dersom det kan brukes andre varmeoverføringsmetoder, f.eks. varmeveksling med høytemperaturgasser (som i metallurgisk industri og sementproduksjon). Beregninger viser at dersom det kan hentes ut 100°C fra en høytemperaturgass vil det dekke om lag 50% av energien som kreves i desorpsjonsprosessen.

Mislykket utgangspunkt

Ideen til prosessen var det Espen Olsen som fikk. Som så mange andre ideer begynte denne som et mislykket eksperiment da han jobbet ved Sintef i Trondheim i 2005. Han jobbet med en elektrokjemisk prosess for å lage solceller. Det viste seg at CO2 løste seg i smelten og ødela.

– Aha, tenkte jeg. Det at CO2 løser seg i væsken er jo interessant, men jeg tenkte ikke CO2-fangst den gangen. Ikke før jeg flyttet hjem til Ås og skulle finne noe viktig å jobbe med.

- Jeg tenkte på den norske månelandingen og den amerikanske energiministeren og nobelprisvinner i fysikk Steven Chu og fant ut at jeg ville sette meg et veldig hårete mål som er viktig for menneskeheten. Det måtte bli kampen mot CO2-økningen i atmosfæren, sier han.

Aminer er dyrt, ikke minst fordi kostnaden med å regenerere dem er høy. Det var da Olsen husket sitt mislykkede forsøk. Han satte i gang på labben og ble svært overasket da han skjønte hvor effektiv prosessen var. Ikke rart han mislykkes den gangen.

For det Olsen hadde gjort var å løse CaO - kalsiumoksid - i en saltsmelte på rundt 800 grader. Den sugde til seg CO2 og dannet CaCO3 – kalsiumkarbonat, altså kalkstein. CO2-nivået sank til under 100 ppm, så metoden kan teoretisk brukes til å hente CO2 ut fra atmosfæren.

– NMBU finansierte to patenter slik at vi kunne beskytte saltsmaltevarianten av den kjente prosessen, sier postdoc Heidi S. Nygård, som jobber sammen med Olsen for å utvikle metoden.

Billigere: I tillegg til å ha mindre problem med toksisitet viser beregninger at rensemetoden med kalsiumlooping i salt er billigere enn en tilsvarende prosess basert på aminer.
Billigere: I tillegg til å ha mindre problem med toksisitet viser beregninger at rensemetoden med kalsiumlooping i salt er billigere enn en tilsvarende prosess basert på aminer. Foto: Salcape

Veien videre

Alle labforsøk ser positive ut for Salcape. De har en prosess som er mer effektiv enn konkurrerende prosesser. Den bruker ikke giftige materialet som er enkle å gjenvinne og den krever mindre og billigere installasjoner.

– Dette kan bli den ideelle prosessen der utslippene har høy temperatur, og det har jo de fleste slike. Det viktigste forholdet når miljøkravene er tilfredsstilt er kostnad/CO2-enhet som kan hentes ut. Vi hevder at vi har en prosess som er billigere å etablere og billigere å drifte, men det gjenstår å bygge et større pilotanlegg som kan vise det. Det vil både investorer og markedet være opptatt av, sier daglig leder i Salcape, Henrik Lid Scharff.

Labskala: Salcapes teknologi virker som den skal i labskala. Nå trenger selskapet samarbeidspartnere som kan hjelpe til med å skalere prosessen. Fra venstre; postdoc Heidi S. Nygård, Førsteamanuensis ved Matematiske realfag og teknologi ved NMBU, Espen Olsen og daglig leder i Salcape, Henrik Lid Scharff.
Labskala: Salcapes teknologi virker som den skal i labskala. Nå trenger selskapet samarbeidspartnere som kan hjelpe til med å skalere prosessen. Fra venstre; postdoc Heidi S. Nygård, Førsteamanuensis ved Matematiske realfag og teknologi ved NMBU, Espen Olsen og daglig leder i Salcape, Henrik Lid Scharff. Foto: ORV

Han peker på at Paris-avtalen åpner et veldig spennende marked. Det store spørsmålet er hva det er mulig å gjøre noe med. 75 prosent av all drivhusgassen kommer fra CO2-utslipp, og 75 prosent av dette stammer fra industri og energiproduksjon.

– Det er disse utslippene som er elefanten i rommet. Transport er bare 21 prosent og i verdenssammenheng mye vanskeligere å få has på. Vi må gå løs på de store faste utslippskildene som IPCC peker på. Vi tror de industrielle utslippene er de viktigste å ta tak i, selv om energiproduksjon har enda større utslipp. De kan vi løse med å gå over til fornybar energi. Men det er ikke like lett å gjøre det når vi produserer metall. Her må vi bruke karbon som reduksjonsmiddel og da blir det CO2. Tilsvarende for sementproduksjon, her vil det også være CO2-utslipp uansett hvilken energikilde som brukes.

Han medgir at det blir tøft å få gehør for en ny teknologi, selv om kalsiumlooping er kjent nok.

– Alstom har testet teknologien på Mongstad, men de har en prosess som bruker fast fase. Vi mener væskefase har en masse fordeler. Det er heller ikke lett å komme til med nye teknologi når så mange ser ut til å ha falt ned på å bruke aminlooping. Det er investert store beløp i dette og mange har mye å forsvare. Vi tror ikke det er så mye mer å hente fra denne typen kjemi og da binder man seg til høye kostnader.

Tre små månelandinger

Regjeringen har pekt ut tre punktutslipp i Norge som skal få CO2-rensing i fullskala. Det ideelle for Salcape ville vært å komme inn hos en av disse. Det ville kunne sette norsk teknologi på kartet ved å demonstrere teknologien.

– Vi støtter dette i likhet med mange andre prosjekter for CO2-fjerning. Det handler om å finne den beste og billigste teknologien for å fjerne CO2 og dette kan være en kandidat, sier spesialrådgiver i Forskningsrådet, Åse Slagteren.

Kommentarer (6)

Kommentarer (6)