Sement er et av verdens vanligste byggematerialer, og produksjonen står for 7 prosent av klimautslippene våre. Det må vi gjøre noe med. Dette bildet er fra Shanghai. Foto: Thinkstock.

Nå blir det enklere å fange CO2 fra sementindustrien

Sementproduksjon står for hele syv prosent av klimautslippene på jorda. En ny hybrid teknologi gjør det enklere og billigere å fange og rense CO2 fra denne industrien. Og teknologien kan monteres på eksisterende anlegg.

Det er forskere ved SINTEF som nå har forbedret fangstmetoden av klimagassen som dannes under produksjonsprosessen til sement. Håpet er at løsningen kan tas i bruk av sementfabrikker og andre industriprosesser i kystnære strøk og langs elver i Europa, fordi metoden baserer seg på å gjøre CO2-en flytende, og dermed mulig å frakte i skip. Den kan også monteres på eksisterende fabrikker.

Vanligvis inneholder røyken fra en sementfabrikk rundt 20 prosent konsentrasjon CO2. For å kunne frakte og eller lagre CO2 fra røykgassen er det nødvendig å rense den først. I dag er minstekravet ca 95 prosent renhet. Men det er en prosess som krever høy varme og dermed mye energi.  

Nå foreslår forskerteamet at bransjen tar i bruk en hybridteknologi som gjør CO2-fangst enklere, mer energieffektiv og bedre tilpasset skipstransport av CO2.

Mer enn 99 prosent rent

– Vi kombinerer en lovende metode, som er filtrering gjennom en membran, med et egenutviklet system som oppkonsentrerer CO2-en ved å gjøre den flytende. Dette gjør vi gjennom å kjøle den ned under trykk, forklarer SINTEF-forsker David Berstad.

Membranen i seg selv klarer å konsentrere CO2-gassene til omkring 70 prosent. I dag er vanlig å bruke ytterligere et membrantrinn for å rense gassen til nødvendig renhet på 95 prosent. Men forskernes løsning med å gjøre CO2-en flytedene er mindre energikrevende.  I tillegg gir den et enda renere resultat.

Målinger SINTEF-forskeren og forskerkollega Stian Trædal har fått under forsøk med det nye systemet på en labrigg i Trondheim viser en renhet på minst 99 prosent.

– De beste resultatene vi har sett er om lag 99,8 prosent, men i teorien skal det gå an å forbedre det ytterligere.  Jo renere resultat desto gunstigere ettersom det trengs mindre kapasitet for å frakte og eller lagre CO2 i væske- eller gassform, sier Berstad.

Målinger SINTEF-forskerne David Berstad og Stian Trædal (til venstre) har fått under forsøk med det nye systemet på denne labrigg i Trondheim viser at de ved å flytendegjøre CO2 oppnår en renhet på minst 99 prosent. Foto: Håvard Egge.

Elektrisk energi «erstatter» damp

En annen fordel med denne prosessen er at man i motsetning til andre system bruker elektrisk energi til kjøling og kompresjon, i stedet for å bruke damp til regenerering av solventer (kjemikalier som knytter seg til CO2, red. adm) , som ved konvensjonell CO2-fangst.

Den hybride CO2-fangstprosessen har derfor ikke behov for damp, noe få industrianlegg i Norge og Europa har tilgang på, uten at det blir bygd egne anlegg for dampproduksjon.

Skipstransport i stedet for rør

En annen viktig fordel er at den flytende CO2-en kan fraktes med skip: Her blir CO2 gjort flytende som en integrert del av fangstprosessen, og er dermed klargjort til skipstransport; den transportform som det planlegges for i det norske fullskalaprosjektet.

– Dersom CO2 ikke skal transporteres på skip, men under høyt trykk i rør, pumpes CO2-væsken til ønsket trykk ved lav temperatur under minus 50 grader før det varmes opp, sier Berstad.

Faktaboks:

Hybridteknoloien er utviklet i forbindelse med CEMCAP-prosjketet, et Horizon 2020-prosjekt med 15 partnere og et budsjett på 10 millioner euro (avsluttet i oktober 2018). Prosjektet har undersøkt fem forskjellige CO2-fangstteknologier for sementproduksjon, og hvordan de kan ettermonteres i sementfabrikker.

Mer info her: www.sintef.no/cemcap

Rapporten "Experimental investigation of CO2 liquefaction for CO2 capture from cement plants"

CO2-riggen er finansiert av ECCSEL-infrastrukturprogrammet for CO2-fangst

 

 

Flere forsøk med labriggen

Forsøkene SINTEF-forskerne utførte med labriggen for CO2-kondensering ble gjennomført høsten 2018 og resulterte i denne rapporten «Experimental investigation of CO2 liquefaction for CO2 capture from cement plants.»

– Under forsøkene oppfører labriggen seg som forventet, så vi vet nå at vi kan ha tillit til funksjonaliteten og kan presse grensene på renhet ytterligere.

Fremover skal riggen gjøres mer allsidig slik at den også skal kunne brukes til blant annet forsøk for separasjon av syntesegassblandinger, som er relevant for ulike løsninger for utslippsfri hydrogenproduksjon.

– Vi har laget riggen så allsidig som mulig for å dekke ulike forsøksbehov. I tillegg til karbonfangst og ‑lagring ønsker vi å bruke den til å finne ut nøyaktig hvilken renhetsgrad som trengs for å klare å gjøre CO2-en flytende.

Dessuten vil vi bruke den til å se på hvordan vi kan fjerne og flytendegjøre CO2 effektivt ved hydrogenproduksjon fra naturgass, forteller Berstad.