Case

Forbedret teknologi skal bidrage til Danmarks klimamål ved at fange og lagre CO2 og brint

Mikroskopiske molekylære metalgitre kan være med til at effektivisere den såkaldte hydrat-teknologi, der kan bruges til både at opbevare og fjerne CO2 fra miljøet og oplagre brint.

  • Teknologi og Produktion
  • International postdoc
  • 2022

I Danmark har vi et mål om at nedbringe udledningen af drivhusgasser med 70 procent inden 2030, sammenlignet med udledningen i 1990, og med 100 procent inden 2050. At nå dette mål kræver mere end sol- og vindenergi samt energibesparelser:

»For at nå Danmarks ambitiøse klimamål er der et presserende behov for at udvikle teknologier, der bruges til både at opsamle og lagre drivhusgasser som CO2 og oplagre brint. En teknologi, som kan bruges til dette formål, er hydrat-teknologi. Men den er stadig i sin vorden og langt fra effektiv nok til kommerciel udnyttelse i stor skala i dag«, siger postdoc Jyoti Shanker Pandey fra Center for Energy Ressources Engineering (CERE) ved Afdelingen for Kemiteknik på Danmarks Tekniske Universitet.

For Jyoti Shanker Pandey er netop den underudviklede teknologi en særlig udfordring, som han har arbejdet med i sit ph.d.-projekt og nu vil være med til at udvikle i et nyt projekt, der har til formål at undersøge hydratbaseret gasopsamling og lagring på et grundlæggende niveau.

Hans indsigt og indsats er nu blevet belønnet med en flerårig projektbevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond.

Gashydrat-teknologien skal forbedres

Et hydrat er basalt set en kemisk forbindelse, som indeholder vand. Gashydrater er dermed krystallinske forbindelser bestående af gas og vand, der ser ud som iskrystaller og kan bruges til at oplagre gasser som CO2, metan og brint.

»Gashydrat-teknologi er både mere omkostningseffektiv, mere sikker og miljøvenlig sammenlignet med konkurrerende teknologier. Problemet i dag er, at hydratbaseret teknologi er for dårlig til både at opfange og lagre gasserne effektivt nok. Mit projekt drejer sig derfor om at fremskynde dannelsen af gashydraterne ved at tilsætte nogle bittesmå molekylære metalgitre til hydratkrystallerne«, siger Jyoti Shanker Pandey.

Metalgitrene er tredimensionale, porøse organiske molekyler, der er usynlige for det blotte øje. I fagsprog kaldes molekylerne for MOF’er (Metal Organic Framework), og de spiller en særlig rolle i projektet.

Det er nemlig baseret på den hypotese, at MOF’ernes særlige egenskaber i høj grad vil forbedre gashydrat-teknologien og dermed gøre den anvendelig i kommerciel skala. MOF’ernes særlige egenskaber er, at de både har et stort overfladeareal til at binde for eksempel CO2’en og en høj gas-selektivitet, hvilket populært sagt betyder, at MOF’er bedre kan lide én gas frem for en anden:

»Hvis man for eksempel tager den røggas, der kommer ud af et kraftværk eller et cementanlæg, så indeholder den både CO2 og frit kvælstof (N2), og hvis vi så bruger MOF'erne, vil de udelukkende opfange CO2’en, mens kvælstoffet ikke bliver absorberet. Generelt udledes alle forurenende gasser som en blanding til miljøet. Køretøjer udsender brændstofgas, som er en blanding af CO2 og brint, og så videre, og derfor er selektionen vigtig«, forklarer Jyoti Shanker Pandey.

Resultater kan bruges til benchmark og inspiration

Projektet har derudover også til formål at udnytte synergien mellem materialevidenskab og kemiteknik:

»Fordi jeg arbejder i krydsfeltet mellem to videnskabelige felter, er jeg spændt på at finde ud af, hvor meget MOF'erne vil forbedre hydrat-teknologien til både gasopsamling og -lagring under forskellige forhold som højt tryk, lav temperatur og i vandrige miljøer.«

Jyoti Shanker Pandey gør opmærksom på, at han i projektet både foreslår at bruge hydrat-teknologien til at muliggøre brintlagring og til at forbedre CO2-opsamling og -lagring.

»Begge dele vil bidrage til at fjerne CO2 fra miljøet, og begge dele kan være med til at nedbringe den globale udledning af drivhusser betydeligt«, siger han og slutter:

»Vores resultater vil være nogle af de første på området og vil kunne tjene som benchmark og inspiration for fremtidige undersøgelser. Derudover vil de også kunne bruges til at forbedre hydrat-teknologien endnu mere på sigt.«


Fakta: Fangst og lagring af CO2

Fangst og lagring af CO2 betegnes hyppigt som CCS-teknologi, hvor CCS står for Carbon Capture and Storage.

CCS er et paraplybegreb, der omfatter mange teknologier, bl.a. hydrat-teknologi, der også kan bruges som vandrensning eller til at fjerne salt fra havvand. I Jyoti Shanker Pandeys projekt foreslår han at bruge hydrat-teknologi som både CCS-teknologi og til lagring af brint.

Læs mere på GEUS Fangst og lagring af CO2 (CCS) (geus.dk)

 

Photo by Pawel Czerwinski on Unsplash