De productie van cement is verantwoordelijk voor maar liefst zeven procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Een nieuwe hybride technologie maakt het makkelijker en goedkoper om CO . af te vangen en te zuiveren ₂ geproduceerd door de industrie. En de technologie kan achteraf worden ingebouwd in bestaande installaties.

Onderzoekers van SINTEF hebben nu de methode geüpgraded die wordt gebruikt om broeikasgassen op te vangen die worden gegenereerd tijdens het cementproductieproces. De hoop is dat deze technologie kan worden gebruikt door cementfabrieken en in andere industriële processen in kustgebieden en langs Europese rivieren, omdat de methode gebaseerd is op het vloeibaar maken van CO ₂ , waardoor het per schip kan worden vervoerd. Het kan ook achteraf worden ingebouwd in een bestaande installatie.

Normaal gesproken, de rookgassen van een cementfabriek bevatten ongeveer 20 procent CO ₂ . Om de CO . te transporteren en/of op te slaan ₂ van deze gassen, ze moeten eerst worden geschrobd. De huidige minimumvereiste is ca. 95 procent zuiverheid. Echter, dit proces vereist grote hoeveelheden warmte en is dus energieverslindend.

Het team van onderzoekers stelt nu voor dat de sector gebruik gaat maken van een hybride technologie die CO ₂ gemakkelijker vastleggen, energiezuiniger, en beter geschikt voor CO ₂ vervoer per schip.

Meer dan 99 procent puur

"We stellen een veelbelovende aanpak voor met behulp van een membraanfilter in combinatie met een in eigen huis ontwikkeld systeem met geforceerde concentratie van de CO ₂ door vloeibaar te maken, " legt SINTEF-onderzoeker David Berstad uit. "Dit bereiken we door het onder druk af te koelen, " hij zegt.

Het membraan alleen concentreert de CO ₂ gassen tot ongeveer 70 procent zuiverheid. Momenteel is het standaard om een ​​extra membraanstap toe te passen om het gas te wassen en de noodzakelijke zuiverheid van 95 procent te bereiken. Echter, de methode van het onderzoeksteam met CO ₂ liquefactie is minder energie-intensief, en resulteert ook in een nog zuiverder gas.

Metingen van Berstad en zijn onderzoekscollega Stian Trædal tijdens experimenten met het nieuwe systeem op een laboratoriuminstallatie in Trondheim laten een zuiverheidsgraad van ten minste 99 procent zien.

"De beste resultaten die we hebben gezien zijn ongeveer 99,8 procent, maar het is theoretisch mogelijk om nog hogere niveaus van zuiverheid te bereiken, " zegt Berstad. "Hoe zuiverder het gas, hoe beter, omdat er dan minder capaciteit nodig is om de CO . te transporteren en/of op te slaan ₂ in gasvorm of in vloeibare vorm.

Elektrische energie "vervangt" stoom

Een ander voordeel van dit proces is dat in tegenstelling tot andere systemen, het gebruikt elektrische energie om het gas af te koelen en te comprimeren in plaats van stoom om oplosmiddelen (chemicaliën die binden aan de CO .) te regenereren ₂ – red. opmerking) zoals het geval is met conventionele CO ₂ vangtechnologieën.

Dus de hybride CO ₂ vangproces heeft geen stoom nodig, waar slechts zeer weinig industriële faciliteiten in Noorwegen en Europa toegang toe hebben zonder dat er een extra stoomproductie-installatie hoeft te worden gebouwd.

Scheepstransport in plaats van pijpleidingen

Een ander belangrijk voordeel is dat de vloeibaar gemaakte CO ₂ per schip kan worden vervoerd. Hierbij wordt CO . gemaakt ₂ liquefactie een integraal onderdeel van het afvangproces, voorbereiding van de CO ₂ voor vervoer per schip, dat is het middel dat is vastgelegd in de plannen voor het grootschalige CCS-project in Noorwegen.

"Als CO ₂ niet per schip vervoerd mag worden, maar onder hoge druk in een pijpleiding, de vloeibaar gemaakte CO ₂ wordt bij een temperatuur van min 50 graden op de gewenste druk gepompt om later weer opgewarmd te worden, ', zegt Berstad.

Meerdere experimenten met laboratoriumopstellingen

de CO ₂ condensatie-experimenten uitgevoerd door de SINTEF-onderzoekers met behulp van hun laboratoriumopstelling werden uitgevoerd in de herfst van 2018, resulterend in het rapport "Experimenteel onderzoek naar CO ₂ vloeibaar maken voor CO ₂ vangst van cementfabrieken."

"Tijdens de experimenten gedroeg de laboratoriumopstelling zich zoals verwacht, dus nu weten we dat we erop kunnen vertrouwen dat het werkt en dat we de grenzen van zuiverheid nog verder kunnen verleggen, ', zegt Berstad.

In de toekomst, de rig zal veelzijdiger worden gemaakt zodat deze ook voor andere experimenten kan worden gebruikt, zoals het scheiden van syngasmengsels, wat relevant is in een aantal verschillende systemen die worden gebruikt voor emissievrije waterstofproductie.

"We hebben de rig zo veelzijdig mogelijk geconstrueerd, zodat deze aan een aantal verschillende experimentele behoeften kan voldoen, ", zegt Berstad. "Naast toepassingen voor het afvangen en opslaan van koolstof, we willen het gebruiken om precies te weten te komen welk niveau van zuiverheid nodig is voor het vloeibaar maken van CO ₂ .

Daarnaast, we zijn van plan het te gebruiken om te zien hoe we CO . efficiënt kunnen verwijderen en vloeibaar maken ₂ bij de productie van waterstof uit aardgas, " hij zegt.