Skal lage plast av CO₂ fra industrien

– Dette er ikke «bare» forskning, vi skal bygge en hel prosess. Det skal stå et anlegg på bakken på Herøya, sa Bernd Wittgens, seniorrådgiver Sintef Industri, da han nylig deltok på Industrikonferansen i Porsgrunn.

Noen lange steinkast unna, på industriområdet Herøya, skal Sintef og 20 europeiske partnere bygge et anlegg som skal gjøre om 9000 tonn CO₂ til kjemikalier som skal brukes i plastproduksjon.

Prosjektet heter PyroCO2 og har fått hele 440 millioner kroner i EU-støtte. Planen er å starte byggingen i 2024/2025, og produksjonen i 2026.

Bruker bakterier og hydrogen

Navnet til tross: Det er ikke snakk om pyrolyse hvor man bryter ned plasten til sine opprinnelige byggesteiner ved hjelp av høy varme. Forskerne på Herøya skal bruke CO₂ fra industrien som byggestein for å bygge opp kjemikalier og ny plast.

Det er ikke kjent hvilken bedrift som skal levere CO₂ til prosjektet, men det er nok å ta av: På Herøya slippes det ut over 1,8 millioner tonn i året. Yara, Norcem og Eramet er de største utslippspunktene.

– Første steg er gassfermentering hvor bakterier omsetter CO₂ og hydrogen til eddiksyre. Eddiksyra tas over til en annen bioreaktor, hvor en annen bakterie omgjør den til aceton. Aceton renses og omdannes etterpå til forskjellige kjemikalier som utnyttes i kjemisk industri, forklarer Wittgens.

Han sier at dette samspillet mellom to forskjellige bakteriekulturer integrert i en prosess, ikke er testet i denne skalaen før. Forskerne kjører nå labtester, før de skal opp i demonstrasjonsskala på Herøya.

Eddiksyre, aceton, propen, plast

Wittgens er særlig spent på effektiviteten i den biokjemiske delen av prosessen. Den krever verken høyt trykk eller høy temperatur, men energibruk må settes opp mot effektivitet og kostnader:

– De første beregningene viser at det var økonomisk fornuftig med oljeprisen vi hadde sent i 2020. Med dagens oljepris er det veldig kostnadseffektivt, men målet med prosjektet er å se hvor bra og bærekraftig det blir.

I demo-anlegget skal 9000 tonn CO₂ bli til 4000 tonn aceton, bedre kjent som maling- eller neglelakkfjerner. Av aceton kan man lage mange kjemikalier, blant annet propen – også kalt propylen.

Av propylen kan man lage blant annet polypropylen (PP) som brukes i emballasje, biler, fiskeriindustri og fiber.

Skal lage nytt plaststoff

Når CO₂-en fra Herøya har blitt til propylen, tar plastteknologibedriften Norner i Bamble over. De forsker på nye plast- og komposittprodukter, og skal rense propylenen og kvalifisere den for å brukes i samme prosesser som dagens propylen, som lages fra petroleum.

– Vi må frikoble plast fra fossile råstoff. Da CO₂ er reelt alternativ, sier Siw B. Fredriksen, som jobber med polymerteknologi og produktutvikling i Norner.

Hun sier at de vil starte med å lage polyetylen (PE) og polypropylen (PP), som står for 50 prosent av plasten vi bruker i dag. I PYROCO2 vil de vil fokusere på hvordan man kan lage PP fra CO₂.

Men i tillegg vil forskerne lage en helt ny polymer: Polypropylenkarbonat, PPC.

– Dette er attraktivt fordi vi kan bruke CO₂ direkte som byggestein for å lage polymer. Propylenoksyd reagerer direkte med CO₂ og man får en polymer hvor CO₂ utgjør 43 prosent av materialet. Det skal vi gjøre i våre reaktorer, sier Fredriksen.

– Smashing kjemi

Også PPC vil være gjenvinnbar. Og selv om det ikke har de samme «superbe anvendelsene» som PP, tror Fredriksen at det kan finne sin nisje kombinert med andre materialer, for eksempel papp og papir.

– Melkekartonger har et belegg av PE på innsiden som fuktbarriere. Kanskje dette kan byttes ut med denne nye polymeren. Det er foreløpig lite utviklet, men vi ser at oppmerksomheten øker på grunn av den smashing kjemien, sier Fredriksen.

40 prosent av all PP og PE brukes i emballasje. Derfor er emballasje et naturlig sted å starte også for PPC.

– Vi kan starte med belegging på for eksempel såpe- og vaskepulverbeholdere. På sikt kan PPC også tenkes å tilfredsstille kravene til matemballasje, sier hun.

Alternativ til pyrolyse

Renhet er nemlig en kritisk faktor når det gjelder plast. Det vil det også være i dette prosjektet. Hvis ikke råstoffet blir rent nok, dreper det katalysatoren som skal ta prosessen videre.

Renhet er også problemet med måten man samler inn og smelter om plast i dag:

– Det er en enorm innsats innen mekanisk resirkulering, men det blir aldri jomfruelig kvalitet igjen. Smeltet plast vil alltid ha med seg noe av fortiden sin, sier Fredriksen.

– Jeg håper at vi om 20 år ser på CO₂ som et naturlig råstoff og karbonkilde til petrokjemisk industri.