Flytende solcelleøyer lager drivstoff av CO₂

Forskergruppen foreslår en resirkulering der CO₂ brukes til å lage drivstoff som erstatter drivstoff fra fossile kilder. Ideen er dristig, men i det vesentlige handler det om å bruke eksisterende teknologi på en ny måte. Forskerne mener det er mulig å sette i gang konstruksjon og uttesting av et prøveanlegg.

– Verden er avhengig av en kraftig reduksjon av CO₂-utslipp for å begrense den globale oppvarmingen og forsuringen av havet. Da må det tenkes nytt, sier professor Frode Mo ved institutt for fysikk ved NTNU.

Metanol erstatter fossilt

Utgangspunktet er å etablere klynger av store flytende øyer kledd med solceller. Solcelleøyene er tilknyttet et stort produksjonsskip. Om bord på skipet blir energien fra solcellene brukt til å drive den kjemiske prosessen som separerer CO₂ fra sjøvann og elektrolysen av vann som gir hydrogen. Deretter brukes gassene CO₂ og hydrogen til å fremstille metanol som er i væskeform. Metanolen hentes av tankskip og sendes videre gjennom de samme kanalene som distribuerer bensin og diesel i dag.

– Å splitte vann til hydrogen og oksygen og å lage metanol er etablerte teknologier. Det som er uprøvd er å utvinne CO₂ fra sjøvann i stor skala. Men vi mener det vil fungere, sier professor Magne Hillestad ved institutt for kjemisk prosessteknologi.

Forskergruppen valgte metanol fordi den er forholdsvis enkel og rimelig å produsere, lett å distribuere og kan brukes direkte i dagens gassturbiner og i modifiserte bilmotorer og brenselsceller. Metanol brukes også som utgangspunkt for fremstilling av andre organiske forbindelser.

Kan være en god idé

Selv om CO₂-utslippet fra metanol er høyere enn fra fossile drivstoff, er gevinsten likevel vesentlig, mener forskerne.

– Dette kan vise seg å være en god idé. Skal vi klare det grønne skifte trenger vi alle ideene vi kan få, sier Bjørn Hallvard Samset, seniorforsker i Cicero.

– Det smarte med en slik syklus drevet av solenergi, er at vi bruker bare det aktive kretsløpet og slipper å ta ut karbon fra fossile lagre.

– Kan havet ta opp CO2 raskt nok fra atmosfæren?

– Havet tar opp CO2 hele tiden for å holde seg i balanse med atmosfæren. Jeg skal ikke uttale meg skråsikkert om hastigheten, men jeg ser at en av forfatterne bak studien er ekspert på opptak av CO2-utslipp i naturen, sier Samset.

Reduserer CO₂-nivået

Å hente ut CO₂ fra sjøvann har en direkte klimavirkning. CO₂-nivået i atmosfæren og i havet er i balanse. Klarer man å hente ut CO₂ fra sjøvann, vil havet etter hvert absorbere mer CO₂ fra atmosfæren.

– Hvorfor ikke hente CO₂ direkte fra atmosfæren?

– Det er både teknisk krevende og dyrt. Å hente det fra sjøvann er enklere og billigere. Sjøvann har en CO₂– konsentrasjon som er 125 ganger høyere enn i lufta. Plass er også en viktig faktor. Det er mer plass på havet enn på land til digre solcelleanlegg, sier professor Frode Mo.

• Les også: 1,5 milliarder til å kartlegge arter

Store dimensjoner

I studien har forskerne tenkt seg en klynge av 70 solcelleøyer, hver øy med en diameter på 100 meter. I praksis vil én klynge ha et areal som en trøndersk storgård.

Professor Trygve Kristiansen ved institutt for marin teknikk mener solcelleøyene vil tåle forholdene til havs.

– Vi mener det. Flere områder langs kystene nær ekvator og i Middelhavet har gunstige vær- og bølgeforhold og vanndyp mindre enn 500-600 meter. Å etablere energiproduserende øyer er et hett tema i Singapore og i storbyer der det er liten plass. I Norge har Moss Maritim et lovende konsept, og ved NTNU har vi testet en annen løsning med fleksible flytemoduler inspirert av oppdrettsmerder, sier Kristiansen.

Forskergruppen peker ut havområder ved ekvator i Sør-Amerika, Sørøst-Asia og Australia som best egnet. I norske farvann er solinnstrålingen for liten og været for hardt.

• Les også: Klimaordboken

Enorme kostnader

En klynge av solcelleøyer er anslått å koste nærmere én milliard. Forskerne mener løsningen gir en energikostnad som er innenfor det som i dag regnes som maksimalt for å beholde en stabil økonomi. 

–  Kostnadene er enorme?

– Ja. Tallene er store, men oppgaven er monumental og det er et kappløp med tiden. Vi er nødt til å gjøre noe. I Norge har vi tjent oss rike på å selge olje og gass som slipper CO₂ ut i atmosfæren. Vi har ressurser til å kunne gjøre noe som tjener det globale miljøet. Hvis dette konseptet skulle lykkes, gir det også store muligheter for den sterke maritime industrien vi har, sier professor Frode Mo.

På tvers av land og fag

Forskere fra NTNU, ETH Zürich, University of Zürich, University of Bern og forskningsinstituttene Empa og PSI står bak studien som er publisert i PNAS, Proceedings of The National Academy of Sciences.

Ved NTNU har fagmiljøene innen marin teknikk, prosessteknologi og materialteknologi bidratt.

Kilde: BD Patterson, F Mo, A Borgschulte, M Hillestad, F Joos, T Kristiansen, S Sunde, JA van Bokhoven: Renewable CO2 recycling and synthetic fuel production in a marine environment (2019), PNAS, DOI/10.1073/pnas.1902335116