Til hovedinnhold

Kald snarvei til CO2-lagring

Kald snarvei til CO2-lagring

Publisert 15. januar 2014
Kanskje kan kjøleteknologi – mot alle odds – kick-starte CO2-lagring i Nordsjøen.
Main intro image
SINTEF-forskere har oppdaget at det kan være mer energieffektivt og billigere enn antatt å fange CO2 fra energi og industri kald og i væskeform. CO2 som fanges slik, kan lastes rett på skip og fraktes til lagringssteder offshore før rørledninger kommer på plass. Foto: SINTEF / Thor Nielsen

Verden over jakter forskere på løsninger som skal gjøre det overkommelig å fange CO2 fra store energi- og industrianlegg. Mange av de aktuelle metodene bruker kjemikalier eller avanserte materialer til å trekke CO2 ut av gassen som skal renses. Men nå er et kaldt alternativ inne i varmen.

Når CO2-holdige gasser komprimeres og kjøles, blir CO2‘en flytende – i likhet med damp på kalde badespeil – og kan tappes av som væske. Beregninger fra SINTEF tyder på at denne resepten i flere tilfeller er billigere og mindre energikrevende enn konkurrerende fangstmetoder, trass i spådommer om det motsatte. Godt nytt for alle som håper Europa skal komme i gang med CO2-håndtering:

– CO2 som fanges i væskeform, kan nemlig lastes rett på skip og fraktes til lagringssteder offshore før rørledninger kommer på plass. Hvis funnene våre åpner for kald CO2-fangst, kan de dermed bidra til å framskynde CO2-lagring i Nordsjøen, sier forsker Kristin Jordal.

CO2-fangst basert på nedkjøling har flere mulige bruksområder. Figuren viser hvordan CO2 kan fjernes fra "gassifisert" kull – det vil si kull som er omgjort til gass. Den rensede gassen kan forbrennes i et kraftverk. Fordi dette brennstoffet vil være nesten fritt for CO2 etter renseprosessen, blir det nesten ikke CO2 i kraftverkseksosen heller. Illustrasjon: SINTEF Energi
CO2-fangst basert på nedkjøling har flere mulige bruksområder. Figuren viser hvordan CO2 kan fjernes fra “gassifisert” kull – det vil si kull som er omgjort til gass. Den rensede gassen kan forbrennes i et kraftverk. Fordi dette brennstoffet vil være nesten fritt for CO2 etter renseprosessen, blir det nesten ikke CO2 i kraftverkseksosen heller. Illustrasjon: SINTEF Energi

Møtt med skepsis

Ifølge beregningene kan den kalde løsningen kutte energiforbruk og kostnader for CO2-fangst med hele 30 prosent i en av de “grønne” kullkraftprosessene som verden nå snuser på.

SINTEF-forskerne mener at metoden i tillegg vil være egnet til å fange CO2 både ved hydrogenproduksjon fra naturgass og kull og ved framstilling av sement, jern og stål (se faktarute).

– Vi begynte å regne på dette i EU-prosjektet DECARBit av ren nysgjerrighet. Mange tvilte på at det ville være kostnads- og energibesparende å satse på kjøleteknikk i denne settingen. Derfor slapp prosjektet igjennom nåløyet i Brussel med minst mulig margin. Men da vi først fikk slippe til, fikk vi vist at flere viktige prosessforbedringer er mulige. Dermed kom kald CO2-fangst ut som en av de mest lovende teknologiene, sier Jordal.

Hun understreker at mer forskning må til før det kan settes to streker under svarene. Foreløpig vil hun derfor ikke gå lenger enn å beskrive den kalde teknologien som lovende. Hun synes resultatene er ekstra hyggelige i lys av de små forventningene mange hadde på forhånd.

Flere mulige bruksområder

  • SINTEF begrenset i utgangspunktet sine analyser av kald CO2-fangst til én anvendelse: grønn kraftproduksjon basert på gassifisering av kull. Her gjøres kullet om til en energirik gass som må renses for CO2 før den går til forbrenning i et kraftverk.
  • Men forskerne som har gjort beregningene, ser også andre mulige anvendelsesområder. Blant annet tror de at kald CO2-fangst, i kombinasjon med membraner vil være egnet ved produksjon av hydrogen med høy renhet fra naturgass eller kull.
  • Kombinert med membraner som øker CO2-konsentrasjonen i eksosgasser, kan teknologien også passe for fangst av CO2 fra avgasser i kullkraftverk, sementfabrikker samt jern- og stålverk, ifølge SINTEF-forskerne.

Snublet over oppdagelse

Noen ganger er det tydeligvis lurt å teste ut hypoteser som virker usannsynlige. Da forskerne først så at den kalde teknologien var lovende, nærmest snublet de over det neste – og kanskje aller viktigste – poenget.

Jordal: – Ingen av oss som forsker på fangst av CO2 tenkte på skipsfrakt da vi gikk i gang. Men da en kollega som jobber med transport av CO2 så prosessen, påpekte han med en gang at lavtemperatur CO2-fangst ville gi oss flytende CO2 med nøyaktig den temperaturen og det trykket CO2 må ha for å kunne lastes ombord i skip. Det var nesten for godt til å være sant!

Først skip – så rør

Til nå har det ofte vært vurdert som mest kostnads- og energieffektivt å sende CO2 til lagringsstedene gjennom rør – i gassform. Dette fordi de fleste teknologiene som fanger CO2 i dag, skiller CO2‘en ut som gass.

Sentrale aktører i "Kald CO2-fangst"-prosjektet diskuterer resultatene. Fra venstre: sjefforsker Petter Nekså, forsker Kristin Jordal og sivilingeniør David Berstad, alle SINTEF Energi. Foto: SINTEF / Thor Nielsen

Sentrale aktører i “Kald CO2-fangst”-prosjektet diskuterer resultatene. Fra venstre: sjefforsker Petter Nekså, forsker Kristin Jordal og sivilingeniør David Berstad, alle SINTEF Energi. Foto: SINTEF / Thor Nielsen

– Det kan imidlertid ta lang tid å få på plass beslutninger om transportrør for CO2. Skal enkeltaktører investere i små rør, eller vente til flere går sammen om et større rør? Ved å fange CO2‘en kald og i væskeform, går det an å starte opp med skipstransport alt mens disse diskusjonene pågår, sier Jordal.

Hun forklarer at det er fullt mulig å utforme kalde fangstprosesser slik at de med forholdsvis enkle grep kan bygges om i ettertid – fra å levere CO2 flytende for skipstransport til å levere den i gassform med det høye trykket den må ha for å gå i rør.

– Dette kan gjøre en gradvis utbygging av CO2-lagring i Nordsjøen mulig, sier Kristin Jordal.

Kald CO2-fangst

  • Gjennomføres ved hjelp av kompressorer, varmevekslere og turbiner samt tanker, hvor gass og væske separeres – komponenter som alt er kjent fra prosessindustrien.
  • Virker etter et enkelt prinsipp. Ved nedkjøling av gassblandinger som den man får ved å gassifisere kull, er tunge molekyler som CO2 de første som kondenserer og blir til væske. Såfremt temperaturen ikke senkes ytterligere, forblir de andre molekylene (bl.a. hydrogen) i gassform.