Kullkraftverk forurenser både med CO2, nitrogenoksider og svoveldioksid (SO2). CO2-problematikken har de senere år nærmest overskygget SO2-problematikken. Foto: Photos.com

Kan rense sur nedbør fra Kinas kullkraftverk

Kjemiprofessor Olav Erga har utviklet en banebrytende metode for å rense avgasser som skaper sur nedbør. Han tror Kina kan bli det første landet som satser massivt på denne renseprosessen.

Svoveldioksid (SO2) er et av stoffene som bidrar til mest sur nedbør. SO2 finnes naturlig i atmosfæren, men industrialiseringen har ført til at utslippene av SO2 har økt drastisk. Den største forurensningskilden er fossilt brensel: mineralolje, kull og gass. Det er de tre energikildene som vi bruker mest av i verden.

Olje, kull og gass brukes til alt fra oppvarming av boliger, drivstoff til biler, som energikilde til el-energiverk og til industrien generelt. Mesteparten av forbrenningen av olje, kull og gass skjer i kullfyrte kraftverk, veitrafikk, skipstrafikk og metallproduksjon.

Skader fra sur nedbør

* Forsuring av innsjøer dreper alger, dyr og fisk. Dette gjør at vannet ser renere ut, men det er i realiteten blitt næringsfattig, eller dødt.

* Næringsstoffer fra jordsmonnet blir utvasket. Sur nedbør løser opp viktige næringsstoffer, som kalsium og kalium, og reduserer derfor næringsgrunnlaget for planter.

* Den sure nedbøren dreper mikroorganismer. Det medfører redusert nedbryting av organisk materiale og tilbakeføring av næringsstoffer til plantene.

* Sur nedbør oppløser giftige metaller, slik at for eksempel aluminium og kvikksølv blir gjort tilgjengelig for planter og mikroorganismer.

* Sur nedbør i Norge kommer ofte fra utslipp i Storbritannia, Sentral-Europa og Russland.

En av de mest synlige skadene av store SO2-utslipp, er ødelagte skoger. Les mer om skadevirkninger på naturen i faktaboksen.

Fikk Technoport-pris

Olav Erga, professor emeritus ved NTNU, har forsket fram en prosess for å fange svoveldioksid og rense avgasser fra industrien. For dette mottok han forrige uke prisen Technoport Applied Technology Award.

Ergas metode går ut på at SO2-gassen renses i rensetårn (scrubbere). Når de sure gassene passerer opp gjennom absorpsjonstårnet, blir SO2 absorbert i en væske som strømmer nedover i tårnet, i direkte kontakt med gassen. Det er sammensetningen i absorpsjonsvæsken som er nøkkelen til Ergas revolusjonerende prosess. Væsken består av rent vann inneholdende en lettløselig blanding av natriumfosfater (Na2HPO4 og NaH2PO4), med tilpasset sammensetning og styrke.

– Jeg forsket i mange år med utprøving av denne «fosfatmetoden», etter å ha forsøkt flere typer av andre lovende absorpsjonsmidler for SO2, forteller Erga.

SO2 blir ressurs istedenfor problem

SO2-rik væske som forlater absorpsjonstårnet, føres deretter til toppen av ”strippetårn”. Her passerer oppvarmet væske nedover i motstrøm med vanndamp, som tjener som strippegass. SO2-dampblandingen som forlater toppen av strippetårnet, avkjøles så i en varmeveksler hvor vanndampen kondenseres. Tilbake blir en gass-strøm av praktisk talt ren SO2-gass, mens SO2-fattig væskestrøm samles i bunnen av strippe-tårnet. Den er nå klar for ny runde absorpsjon.

Dermed kan den rene SO2-gassen gå til produksjon av flytende SO2 som brukes i kjemisk industri, eller til svovelsyre, som det er stort behov for, for eksempel i produksjonen av kunstgjødsel og i treforedlingsindustrien. Dermed kommer SO2-utslippene til nytte – i stedet for å havne som sur nedbør i naturen.

Vinn-vinn-vinn

Etter at svoveldioksidet er fjernet fra væsken, kan væsken brukes om igjen og om igjen. Den er altså gjenvinnbar.

Tidligere brukte man kalk for å fange eller binde forurensende SO2. Dette fungerte bra, men i store anlegg etterlot denne metoden seg enorme mengder gipsavfall. Med Ola Ergas prosess blir det minimalt med avfallsstoffer.

Dessuten er det vanligvis svært lite forbruk av kjemikaler, ettersom fosfatsaltene er kjemisk stabile.

Men hvorfor er ikke renseprosessen tatt i bruk allerede, overalt? Svaret ligger i tiden det tar fra forskningsresultater foreligger til kommersialisering foregår. Samt et spørsmål om kostnader.

I kompaniskap med flere

I snart tre tiår har Olav Ergas metode for SO2-rensing vært i en utprøvingsfase.

Han begynte å forske på slike renseprosesser som ung kjemiker ved NTH. Kjemiinstituttets forskningsprosjekter tok ofte utgangspunkt i industriens behov, og allerede på 1970-tallet startet Erga med forskning på SO2-rensing.

– Det er artig når du finner et felt som du blir så sterkt engasjert i. Etter hvert ble forskningsprosjektet så stort at jeg måtte ha hjelp. Sintef, med sine mange gode seniorforskere, ble en partner, forteller Erga

Elkem Technology (ET) var først ute som industri-interessent, med aktiv innsats over en årelang periode. De tok kunnskapen om renseteknikk og prosessutstyr med til Tsjekkoslovakia for å prøve ut prosessen, i et kullkraftverk med mye SO2-utslipp. Resultatene var meget lovende. Elkem satte navn på prosessen – ”ELsorbprosessen”.

Så kom det Sintef-eide kommersialiseringsselskapet Sinvent inn i føringen. I dag sitter Sinvent og det statlige utviklingsselskapet Siva på rettighetene til teknologien.

For bruk av prosessen i oljeraffinerier er imidlertid rettighetene blitt videre lisensiert til det amerikanske engineering-selskapet Belco Technology.

Belco has hittil solgt og fått installert Erga-teknologien, nå under navnet ”Labsorbprosessen”, i to oljeraffinerier, et i New Jersey, USA, og et i ENI-raffineriet Sannazzaro, nær Milano. ENI melder om svært gode erfaringer med prosessen, som de anbefaler brukt i alle anlegg hvor svovelgjenvinning er ønskemålet.

I denne laben, på kjemibygget ved NTNU, har Olav Erga tilbragt utallige timer med forsøk og forskning på renseprosesser.  Foto: Idun Haugan

I denne laben, på kjemibygget ved NTNU, har Olav Erga tilbragt utallige timer med forsøk og forskning på renseprosesser.
Foto: Idun Haugan

På spranget ut i verden

Olav Erga tror at Elsorb-/Labsorb-prosessen snart vil vinne terreng på grunn av miljøhensyn.

Hvorfor tar ikke flere i bruk denne prosessen?

– Det er nok et investeringsspørsmål. Det koster en del å investere i denne teknikken, men på sikt vil det lønne seg.

Teknologien har vært etterspurt av myndighetene i flere land, men Erga tror at det er Kina med sine mange store kullfyrte kraftverk som vil kunne bli et meget viktig marked.

Kullfyrte kraftverk dominerer elkraft-produksjonen i Kina, og den sterke veksten i landets industri skaper et sterkt økende behov for kraft. Veksten betyr også at Kina har råd til å betale for mer miljøvennlige løsninger.

Dessuten vil trolig SO2-rensing kombinert med SO2-gjenvinning bli aktuell, idet Kina i dag er importør av svovel, mener forskeren.