Til hovedinnhold

CO2-fangst med membraner

CO2-fangst med membraner

SINTEF utvikler flere type membraner som kan brukes for separasjon av CO2 før eller etter forbrenningsprosesser og fra industri. Vi har kompetanse og utstyr for fremstilling og karakterisering av ulike typer membraner, samt for simulering og testing av membraner under realistiske forhold.

Separasjon av CO2 med polymerbaserte membraner (temp. under 100°C)
Vi har lang erfaring og ekspertise i å skreddersy polymerbaserte membraner, i design og bygging av laboratorier og pilotskala-anlegg, samt modellering/simulering av CO2-fangst fra røykgass, naturgass og biogass. I samarbeid med NTNU er et pilotskala-anlegg utviklet og installert ved Tiller CO2-laboratoriet, og et annet vil bli installert ved Norcems sementfabrikk i 2016.

Separasjon av CO2 med tofase-membraner (dual-phase membranes)
Vi utvikler tofase-membraner med flytende karbonat for separasjon av CO2 og oksygen fra forskjellige gassblandinger, for eksempel N2 eller H2. Arbeidstemperaturen er 400-700°C.

Separasjon av H2 før forbrenning
Membraner som består av en tynn palladiumlegering-film på en porøs bærestruktur har meget høy fluks og selektivitet av hydrogen. Brukstemperaturen, som ligger mellom 300 og 600 °C, muliggjør også bruk i katalytiske membranreaktorer f.eks. i vann-gass skift.
Keramiske membraner for hydrogen separasjon kan brukes ved høyere temperaturer (over 600°C) og er egnet for hydrogenproduksjon ved hjelp av katalytiske membranreaktorer, for eksempel reformering av naturgass eller biogass.

Separasjon av O2 for forbrenning i oksygen
Membraner av oksygenionledende keramer brukes ved høye temperaturer (over 700 °C) for å fremstille ren oksygen fra luft. Forbrenning av fossile brensler i ren oksygen er energi- og størrelseseffektivt, og gjør det enklere å skille ut CO2 etter forbrenningen sammenlignet med forbrenning i luft.

Separasjon av CO2 med membrankontaktorer
SINTEF har også god erfaring med, og dertil egnede testrigger for CO2 separasjon i membrankontaktorer, hvor en løsning for absorbsjon av CO2 brukes på permeatsiden. Pågående aktiviteter på dette området inkluderer også bruk av ioniske væsker og enzymer for økt CO2 massetransport over membranen.

Separasjon av CO2 med karbonmembraner
Karbonmembraner har flere fordeler fremfor polymermembraner, blant annet høyere termisk- og kjemisk stabilitet. I tillegg er karbonmembraner rimeligere og lettere enn keramiske membraner. Disse membranene fungerer som molekylsiler, hvor separasjonen av bestemte komponenter skjer gjennom veldefinerte porestrukturer. Disse kan spesialtilpasses ved riktige valg av forløpere og prosedyrer for karbonisering, for å gi høy selektivitet for den ønskede separasjonsprosessen, for eksempel separasjon av CO2 fra biogass. Karbonmembraner er mest effektive for industrielle prosesser når de fremstilles som hulfiber i kompakte moduler. SINTEF har gjennom sine aktiviteter i samarbeid med NTNU utviklet kompetanse i karbonmembranteknologi.

Forsegling av disk membran. Foto: SINTEF/Werner Juvik