I framtida havner kanskje epleskrotten din i en Boeing
Ny forskning kan gjøre fremstilling av flydrivstoff fra biomasse mer effektiv.
Fly trenger karbonbasert drivstoff i all overskuelig fremtid. Drivstoffet er nødt til å ha høy energitetthet, for ellers blir det simpelthen for tungt å bære på, i hvert fall på lengre turer. Hydrogen og batterier er ikke effektivt nok.
Fly trenger drivstoff med høy energitetthet. Biomasse er et alternativ. Illustrasjonsfoto: Colourbox
– Men flydrivstoffet trenger ikke å komme fra fossil olje. Vi kan lage det fra fornybare energikilder som biomasse, sier Ask Lysne, stipendiat ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ved NTNU.
Denne biomassen kan være for eksempel trevirke, slakteavfall eller matavfall fra private husholdninger.
Fordelen med dette drivstoffet er at du kan ta i bruk avfall som likevel ville blitt brutt ned på en avfallsplass eller i naturen. Plantene som biomassen kommer fra, tar også opp CO2 når de vokser.
En liten andel av flydrivstoffet i verden kommer allerede fra slik biomasse. Men ikke nok. Ennå.
Må fjerne tjæren før du får flydrivstoff
Selv forsket Lysne på framstilling av drivstoff fra biomasse i forbindelse med doktorgradsarbeidet sitt. Nylig presenterte han flere av resultatene sine i en forskningsartikkel. Han og kollegene kan bidra til å gjøre denne fremstillingen av drivstoffet mer effektiv.
– Når du skal lage flydrivstoff, lar du biomassen reagere med enten vanndamp eller oksygen ved høye temperaturer, som oftest rundt 700 til 900 °C, forklarer Lysne.
Denne fremgangsmåten bryter ned biomassen til enkle molekyler som hydrogen og karbonmonoksid. Dette er syntesegassene som du kan sette sammen igjen til flydrivstoff. Enkelt? Ikke egentlig.
For syntesegassene inneholder som regel også uhumskheter som du slett ikke vil ha med, spesielt tjære. Og denne tjæren vil du absolutt ikke ha med.
– Du kan fjerne tjæren ved å bryte den ned ved høyere temperaturer. Men du kan også bruke en katalysator som får fart på nedbrytingen ved mildere betingelser, forklarer Lysne.
Han har forsket på nettopp slike katalysatorer som kan rense gassene. Resultatene hans gjør at disse katalysatorene kan få lengre levetid før de blir ødelagt av karbonforbindelser som dannes i prosessen.
Ask Lysne i laboratoriet. Foto: Per Henning, NTNU
Nye katalysatorer fjerner tjæren
– Jeg jobbet med å utvikle katalysatorer som fjerner tjære fra syntesegass gjennom en prosess kalt dampreformering. Disse nye katalysatorene er basert på nikkel og kobolt, sier Lysne.
Ved hjelp av katalysatoren reagerer tjære-stoffene med vanndamp. Da danner også tjæren hydrogen og karbonmonoksid, altså mer av syntesegassene. Altså får du mindre av tjæren du ikke vil ha, og mer av gassene du vil ha.
– Vi fremstiller katalysatorene i laboratoriet. Deretter karakteriserer og tester vi dem i et eksperimentelt oppsett hvor vi kan studere effekter av katalysatorens sammensetning, og faktorer som tjæresammensetning, temperatur og dampkonsentrasjon, sier Lysne.
Også tidligere katalysatorer har brukt nikkel.
– Men ved å kombinere de aktive metallene nikkel og kobolt kan vi øke katalysatorens levetid sammenlignet med en tradisjonell nikkelkatalysator, sier Lysne.
Dette er fordi kobolt reduserer mengden av ødeleggende karbonforbindelser som danner seg på overflaten av katalysatoren.
Viktig for bruken av biomasse i framtida
– Katalysatoren fjerner effektivt tjære-stoffene i syntesegassen, og produserer en ren gass klar for videre bruk, sier Lysne.
Forskerne identifiserte kritiske grenser for temperatur og tjærekonsentrasjon, som er viktig for katalysatorens ytelse og levetid. Sammensetningen av tjæren er også viktig. Tyngre tjærekomponenter danner sterkt deaktiverende karbonforbindelser i katalysatoren.
Resultatene kan bidra til at vi i fremtiden kan effektivisere fremstillingen av flydrivstoff fra biomasse ved hjelp av katalysatorer.
Referanse: Lysne, Ask; Madsen, Kristin Øxnevad; Antony, Jibin; Rout, Kumar Ranjan; Blekkan, Edd Anders. Effects of Ni-Co Ratio on Deactivation and Coke Formation in Steam Reforming of Hydrocarbon Impurities from Biomass Gasification with Ni-Co/Mg(Al)O Catalysts. Chemical Engineering Transactions 2022 ;Volum 92. s. 37-42 https://doi.org/10.3303/CET2292007
