Liten stålsvamp kan rense skipseksos

SKIPSEKSOS: Verdens skipsbransje møter fra i år drastisk strengere krav til utslipp, og innen 2020 skal utslippene kuttes enda mer. Så mye som 60 prosent av verdens havner har gått sammen og blitt enige om at de ikke vil ta imot skip som ikke overholder gitte utslippskrav, og innen 2020 vil det gjelde samtlige havner.

Forskerekteparet Carlos Dorao og Maria Fernandino med en modell av deres hybride sentrifuge Lynx Separator. Foto: NTNU/Maren Agdestein VIS MER

Med slike utsikter er nå svært mange mindre og større skip på desperat jakt etter å finne ny teknologi for å rense ut partikler fra eksos. Et forprosjekt på NTNU viser at teknologi utviklet av forskerparet Carlos Dorao og Maria Fernandino kan være svært egnet.

Utviklet med tanke på gassbransjen

Produksjon av gass innebærer kompliserte prosesser for å skille gass og væske fra hverandre etter at det er hentet opp av brønnen. Separatorer som brukes i industrien i dag er kostbare og store.

Ved hjelp av en enkel, men kløktig idé om å bruke en slags stålsvamp sammen med sentrifugalkraft for å fjerne væske fra gass-strømmer, utviklet ekteparet Carlos Dorao og Maria Fernandino – i samarbeid med flere – en helt ny løsning for gassbransjen.

Den hybride løsningen bærer navnet Lynx Separator. Selskapet InnSep ble opprettet i 2011 for å videreutvikle den opprinnelige idéen til ekteparet og teste en mer skalérbar og fleksibel teknologi. Daglig leder Sondre K. Jacobsen ble ansatt, og selskapet fikk kontorlokale i Innovasjonssenter Gløshaugen.

Våtgass strømmer gjennom separatoren. En rørformet svamp av metall snurrer raskt rundt så væsken separeres fra gassen og slynges ut til siden og ned, hvorpå tørr gass strømmer opp dit du vil ha den. Illustrasjon: NTNU VIS MER

Konseptet er kort fortalt slik: Våtgass strømmer gjennom separatoren. En rørformet svamp av metall snurrer raskt rundt så væsken separeres fra gassen og slynges ut til siden og ned, hvorpå tørr gass strømmer opp dit du vil ha den.

Smått er godt

Dorao og Fernandino var klar over at teknologien kunne ha andre bruksområder, men enn så lenge så det ut til at behovet var størst i olje- og gassbransjen.

På en offshore gassplattform måles utstyr i vekt og størrelse, da areal og bærevekt er begrenset. Mindre utstyr er nesten uten unntak bedre og mer kostnadseffektivt.  Med litt tilpassing kan Lynx-separatoren utgjøre ca halvparten av diameteren til en av dagens eksisterende separatorer.

• Les også: Kunstige hvalhaler beveger skip

Svært lovende testing i full skala

Takket være midlene fra NTNU Discovery ble det mulig for forskerne og InnSep å gå fra omfattende laboratorietesting hos NTNU til fullskalatesting av en prototype i USA i slutten av 2012.

Testingen ble utført i Colorado på en nedlagt rakettutskytningsbase fra den kalde krigen. I basen som nå er ombygget til topp moderne laboratorier, brukte de naturgass og flytende hydrokarboner ved 60 bar trykk.

– Resultatene derfra var så gode at vi fikk overbevist blant annet Statoil, slik at vi nå er kommet med i DEMO 2000 som er et kvalifiseringsprogram for nye løsninger innen olje- og gassteknologi, sier daglig leder Sondre K. Jacobsen.

Innføring av ny teknologi tar tid

Målet for DEMO 2000-prosjektet med Statoil er å lage en separator som er halvparten så stor som de som er i bruk i dag. Deretter må separatoren godkjennes i hele 7 trinn i Statoils kvalifiseringstrinn for ny teknologi. Etter hele 5 års utvikling er separatoren nå kvalifisert for trinn 3 av 7 i Statoils kvalifiseringstrinn for ny teknologi, noe som illustrerer hvor lang tid det tar med innovasjoner i oljeindustrien.

«Stålsvampen» i Lynx-separatoren består av et komplekst nettverk av metall, ikke ulikt en stiv stålskrubb man bruker til oppvasken. Foto: NTNU VIS MER

Lederen i InnSep forklarer at om kvalifiseringen hos Statoil går bra, kan de gå over til den kommersielle fasen med både ettermontering og nyinstallasjoner av separatorene deres.

Mens Statoils kvalifiseringstrinn har gått sin gang, har Innsep og forskerne begynt å se på andre bruksområder for teknologien.

• Les også: Hybride skip er snart på markedet

Lovende forprosjekt for skipseksos

Gjennom NFRs innovasjonsprosjekt MAROFF ble det gjort et forprosjekt for å undersøke muligheten for å anvende separatorteknologien til Dorao og Fernandino for å rense skipseksos. Den venezuelanske studenten Jesus Silva bisto i dette forprosjektet, og at han hadde elektroingeniørkompetanse fra før var en stor fordel.

At så mange skipshavner ikke vil ta imot skip med for store utslipp, betyr altså at svært mange skip behøver rensing av blant annet svovelpartikler fra eksosen. I forprosjektet til InnSep ble simulert eksos overrislet med saltvann, for så å bli separert gjennom den roterende «stålsvampen» i Lynx-teknologien. Den teoretiske utregningen og testingen viser lovende resultater for slik rensing, forteller Jacobsen.

Mens forprosjektet har testet væske med 20-30 grader, har skipseksos gjerne 60-70 grader. Dermed er en av ambisjonene å videreutvikle teknologien sammen med varmevekslere.

Neste steg for InnSep blir å ta resultatene fra forprosjektet til aktører i markedet og se hvor teknologien kan integreres raskest og billigst. I og med at skipsbransjen nå møter så strenge utslippskrav virker dette som en svært lovende mulighet.

Fortsatt testing for gass og olje

Skipsbransjen åpner nye og spennende muligheter for Lynx-teknologien, og imens ruller og går kvalifiseringsprosessen hos Statoil. InnSep kan forteller at en aktør innenfor gass- og oljebransjen er interessert i å inngå avtale om kommersiell lisens på en del av Lynx-teknologien i 2015, og det kan til alt hell også gi fortgang i kvalifiseringsprosessen hos Statoil.

Kan hende vil Dorao og Fernandinos originale idé som opprinnelig var beregnet på olje- og gassbransjen benyttes i skip på verdenshavene.