Halvparten av verdens produksjon av hydrogen foregår ved en prosess kjent som damp-reforming av metan, eller som SMR etter den engelske forkortelsen. Den står for rundt regnet 3 prosent av de totale CO2-utslippene i verden.
Sist uke redegjorde forskere fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og katalysator-konsernet Haldor Topsøe i samarbeid med Teknologisk Institut og bedriften Sintex i Science for at hydrogen kan produseres i mye mindre reaktorer med elektrisk oppvarming.
Hvis energien kommer fra fornybare energikilder som vind eller sol, og teknologien innføres globalt, vil det potensielt kunne redusere CO2-utslippene med én prosent, skriver forskergruppen, som er ledet av professor Ib Chorkendorff fra DTU Fysik.
Forskningsingeniør Peter Mortensen fra Haldor Topsøe understreker at den elektriske reformen er det neste logiske skrittet for den kjemiske industrien, siden den kan føre til bruk av mer miljøvennlige prosesser – uten at det går ut over kostnadene.
Fra 1.100 kubikkmeter til 5 kubikkmeter
Et industrielt anlegg til SMR består i dag av flere enn 100 10–14 meter lange sylindriske reaktorer. De nye elektrisk oppvarmede reaktorene er mye mindre, og den katalytiske effektiviteten for prosessen er til og med høyere.
I laboratorieforsøket har man brukt et rør laget av en FeCAl-legering, som er valgt fordi det har en konstant elektrisk motstand som en funksjon av temperaturen. Det er belagt med en 130 mikrometer tykk katalysator på innsiden.
Forsøkene indikerer at et konvensjonelt anlegg med en størrelse på 1.100 kubikkmeter som produserer 2.230 kmol H2 per time kan erstattes med en elektrisk oppvarmet reformer med en størrelse på bare 5 kubikkmeter.
Første skritt mot en total elektrifisering
I en kommentar bemerker Guy Marin fra Laboratory for Chemical Technology and Center for Sustainable Chemistry i Gent, Belgia sammen med to kolleger at dette er et skritt i retning av en elektrifisering av hele den kjemiske industrien.
De kjemiske reaksjonene
Metan kan reagere med vanndamp og danne hydrogen via disse prosessene:
CH4+H2O⇌CO+3H2
CO+H2O⇌CO2+H2
Ved at den tradisjonelle prosessen tilføres varme ved forbrenning av naturgass, kommer temperaturen opp i ca. 900 °C. Dette medfører at det produseres omkring 9 tonn CO2 for hvert produsert tonn H2, hvor omkring en firedel stammer fra forbrenningsprosessen, skriver forskerne i den vitenskapelige artikkelen i Science.
Men de påpeker også at man ikke får fullt utbytte av den elektriske energien ved å omdanne den til varme – som i dette eksempelet – men det er sannsynligvis et første skritt. Derfor mener de at dette er et viktig forskningsresultat.
På lengre sikt vil man ifølge Guy Marin få stadig mer ut av å bruke elektrisitet direkte til å produsere molekyler i en «power-to-chemicals-approach», hvor man helt kan unngå bruk av fossile drivstoffer.
Forskerne beskriver ikke katalysatoren i særlig detaljert, men i artikkelen skriver de at dette kan til stilles til rådighet for andre via en avtale med Haldor Topsøe A/S.
