Wetenschappers voeren hun inspanningen op om afval-CO2 van de industrie om te zetten in chemicaliën zoals methanol in een poging om de uitstoot te verminderen en een nieuwe bron van grondstoffen te bieden voor gebruik in brandstof, cement en voedselproductie.

Het maakt deel uit van een strategie om de opwarming van de aarde te stoppen door de hoeveelheid CO2 die we in de lucht afblazen te verminderen en vervolgens opnieuw te gebruiken - een techniek die bekend staat als koolstofafvang en -gebruik (CCU).

In een fabriek gerund door Carbon Recycling International (CRI) naast de pittoreske Blue Lagoon in het zuidwesten van IJsland, water, energie en afval kooldioxide van een nabijgelegen geothermische krachtcentrale worden gebruikt om methanol te maken, die kan worden gemengd met benzine om auto's aan te drijven of kan worden omgezet in een reeks chemicaliën.

"We nemen CO2 die oorspronkelijk is opgelost in de stoom die uit de grond komt en we hergebruiken een deel ervan als grondstof in ons proces, " zei Ómar Freyr Sigurbjörnsson, voormalig onderzoeksdirecteur en nu hoofd verkoop en marketing bij CRI.

CRI bouwde hun demofabriek in 2012 en werd 's werelds eerste bedrijf dat methanol geproduceerd en verkocht uit afval-CO2. Sinds 2014, de fabriek kan er ongeveer 4 produceren, 000 ton methanol per jaar, die in andere Europese landen wordt verkocht.

Dit bedrag is voorlopig een druppel op een gloeiende plaat, aangezien er jaarlijks ongeveer 80 miljoen ton methanol wordt gemaakt. Via een project genaamd Circle Energy, CRI voert een haalbaarheidsstudie uit om haar activiteiten op te schalen. CRI streeft ernaar tientallen faciliteiten in Europa te bouwen die hernieuwbare energie combineren met afval CO2-gas om methanol te maken, beginnend met een veel grotere vestiging in Noorwegen, waar het waterkracht zal gebruiken om 100 te maken, 000 ton methanol per jaar. Het plan is om binnenkort te beginnen met de bouw en de faciliteit in 2021 af te ronden.

Duurzaam

Het proces van CRI is veel duurzamer dan de reguliere methanolproductie. In Europa en de VS, de meeste methanol wordt gemaakt met aardgas, terwijl in China steenkool wordt gebruikt.

Het CRI-proces begint door de hernieuwbare energie te gebruiken om water te elektrolyseren, dat is een manier om H2O-moleculen te breken in zuurstof en waterstof met behulp van elektriciteit. De waterstof wordt met behulp van speciale chemicaliën, katalysatoren genoemd, met de afval-CO2 omgezet. Dit levert methanol, die bestaat uit vier atomen waterstof, een van koolstof en een van zuurstof. Het enige afvalgas is zuurstof, die in de lucht wordt uitgestoten of op andere manieren wordt gebruikt.

In Noorwegen, CRI zal hernieuwbare energie gebruiken en CO2-gas van de nabijgelegen industrie gebruiken om groenere methanol te produceren, die dan in verf gaat, kunststoffen, oplosmiddelen, lijm, brandstof componenten, en meer. Deze manier om methanol te maken, vermindert de CO2-uitstoot met 90% in vergelijking met het gebruik van fossiele brandstoffen.

"We zijn in staat om op dezelfde brandstofmarkten in Europa te verkopen als andere methanol uit fossiele brandstoffen, maar we krijgen een premium prijs, zei Sigurbjörnsson.

Methanol kan ook worden opgeslagen en getransporteerd van productielocaties voor hernieuwbare energie naar waar consumenten zijn. "We kunnen hernieuwbare energie omzetten in chemische energie die lang kan worden opgeslagen, en het kan over lange afstanden worden verplaatst zonder energie te verliezen. Het heeft deze voordelen ten opzichte van bijvoorbeeld batterijtechnologie, zei Sigurbjörnsson.

CRI, die heeft uitgewerkt hoe restgassen uit industrieën zoals staal- en ijzerproductie kunnen worden gebruikt, is ook van plan om de afval-CO2 van energiecentrales en cementfabrieken goed te gebruiken.

"We zijn van plan om meer partners met ons te laten co-investeren, zoals energiebedrijven, chemische bedrijven en verschillende industrieën, "Sigurbjörnsson zei. "Onze focus ligt op het ontwikkelen van de technologie en licenties en het verkopen van de apparatuur die daarbij hoort."

Dit kan de uitstoot verminderen, maar zal niet alle CO2 van de industrie opslokken.

Verslag doen van

Het recente historische rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering waarschuwde dat de wereld de temperatuurstijging moet beperken tot 1,5°C. Dit vereist veel oplossingen en meerdere technologieën.

"Aangezien de industriële sector 40% van alle koolstofdioxide uitstoot, we proberen het uit de schoorsteen te halen en er iets nuttigs mee te doen, " zei professor Patricia Luis Alconero aan de UC Leuven in België, die net is begonnen met een ambitieus project om afval-CO2 om te zetten in bruikbare chemicaliën.

Haar project, CO ₂ Leven, is geïnspireerd door de natuur. "Ons proces kijkt naar de manier waarop de natuur CO2 opneemt voor haar eigen doeleinden. We proberen het gebruik van enzymen door de natuur te kopiëren, maar op een manier die efficiënter is en waarbij gebruik wordt gemaakt van membraantechnologie, " ze zei.

De huidige technologie voor het afvangen van koolstof maakt gebruik van vloeibare amines, dure en giftige chemicaliën met grote affiniteit voor CO2-moleculen, maar de kosten en de duurzaamheid van het proces zijn zorgwekkend. Om energie op te wekken en CO2 af te vangen in een fossiele energiecentrale, bijvoorbeeld, er moet nog eens 30% meer energie worden opgewekt.

Membranen

Om dit op membraan gebaseerde proces te ontwikkelen, Prof. Luis Alconero gebruikt aminozuurzouten en enzymen die CO2-moleculen opvangen en omzetten in bruikbare chemicaliën. In een tweede stap, ook met behulp van membranen, de chemicaliën worden gekristalliseerd en teruggewonnen als pure materialen voor gebruik door de industrie.

"Dit proces is flexibel omdat, afhankelijk van de enzymen die we gebruiken, we kunnen verschillende chemicaliën krijgen, " zei ze. Voorbeelden zijn carbonaatzouten, zoals natrium- of calciumcarbonaat, grondstof voor de cementindustrie, of glucose.

Andere hoogwaardige mogelijkheden zijn pure verbindingen die waardevol kunnen zijn voor de voedingsindustrie. Het zijn de kosten om van CO2 iets nuttigs te maken en de waarde van dat materiaal bepaalt of het proces zinkt of zwemt.

"CO2 is een verspilling, dus het moet echt een goedkoop proces zijn dat leidt tot een interessant onderdeel, " zei prof. Luis Alconero, die een prototypesysteem wil bouwen.

"Ons doel is om met een oplossing te komen die milieuvriendelijker is dan amines en ook om de economische problemen op te lossen, " ze zei.