Etter-forbrenning fangst av CO2 (post-combustion) – Potensiale og utfordringer.

Det finnes flere ulike teknologier for fangst av CO₂ og i forskningssenteret NCCS jobber vi med flere av dem. Nå skal vi ta for oss etter-forbrenning fangst av CO₂ (Såkalt «post-combustion») med solventer som fangstmedium. En stor fordel med etter-forbrenning fangstanlegg er at det kan bygges i tilknytning til eksisterende røykgasskilde som for eksempel kraftverk, avfallsforbrenningsanlegg, sement og raffineri uten at det krever store forandringer på selve forbrennings- eller produksjonsprosessen.

Hvordan fungerer etter-forbrenning fangst av CO₂ (Post-combustion) med solventer?

Anlegg for etter-forbrenning fangst av CO₂ betyr at CO₂ fanges i prosessen etter at fossilt brensel har blitt brent. Det finnes flere teknologier for dette, men her skal jeg ta for meg absorpsjon med solventer (CO₂ tas opp i solventen).

FTIR combined with multivariate analysis for monitoring of solvent composition in CO2 capture plant.

Forenklet forklart skjer det en reversibel kjemisk reaksjon mellom CO₂ og aminet (dannelse av kjemisk binding mellom CO₂ og amin) ved relativt lav temperatur (absorber). Gjennom å øke temperaturen vil CO₂ kunne frigis fra aminet (desorber) og samles opp. Et av de mest vanlige aminene for dette er, 2-etanolamin (MEA). Etanolamin kan man også finne i mange av produktene vi bruker til daglig, f.eks. kosmetiske produkter.

En kjemisk reaksjon kan være vanskelig å styre, og forholdene i et fangstanlegg gjør at det også skjer andre reaksjoner enn hovedredaksjonen. Små mengder av andre kjemiske forbindelser enn de vi ønsker dannes også. Disse kan være andre amin eller forbindelser med andre funksjonelle grupper som for eksempel syrer. For å sikre at teknologien ikke introdusere nye miljøutfordringer må man ha kunnskap om hvilke komponenter som dannes og hvordan de oppfører seg. Blant annet må vi vite om de er flyktige eller giftige.

Vi må hindre uønskede kjemiske reaksjoner under CO₂-fangst med solventer

De siste 20 årene er det jobbet mye med å både identifisere uønskede forbindelser og å forstå hvordan disse dannes i CO₂ fangst prosessen. Dette har resultert i at over 30 ulike forbindelser er identifisert for aminet (2-ethanolamin) som er et av de mest dokumenterte aminene for CO₂ fangst med solventer.

Multiphase CO2 flow: New numerical method and NCCS mobility program

Mange av disse forbindelsene er identifisert i eksperimenter på laboratoriet hvor målet er å øke dannelsen av disse komponentene for at analyseinstrumentene skal kunne se dem. I et reelt CO₂ fangst anlegg vil hovedfokus være å overvåke forbindelsene som enten skaper problemer og økt kostnad i prosessen (f.eks skumming og korrosjon, som kan bygges opp over tid), eller flyktige forbindelser som går ut i lufta med renset røykgass og som kan være giftige for miljø eller menneske. Man må også huske på at det finnes flere måter å redusere effekten av disse uønskede produktene, og disse metodene brukes i dagens full skala CO₂ fangst anlegg med solventer.

Utslipp av flyktige forbindelser reduseres ved å «vaske» gassen på veg ut (forbindelsene absorberes da i et egnet medium, for eksempel vann eller syre). For å hindre oppbygging av komponenter kan man rense aminet (reclaiming). Boundary Dam i Canada er et eksempel på full-skala CO₂ fangst anlegg med solventer (solvent teknologien levert av Shell CanSolv), mens Petra Nova i Texas (Mitsubishi og Kansai Electric Power) er ett av 13 kommersielle anlegg hvor Mitsubishi er involvert. I tillegg skal Aker Solutions levere sitt første kommersielle anlegg til et avfallsrenseanlegg i Nederland.

Arbeidsmøte om solventer hos TNO

I NCCS (Task 2: Solvent technology – environmental issues) jobber vi med solvent-teknologien med søkelys på miljø-problemstillinger. I dag gjøres dette på flere vis; noen jobber med å forstå de kjemiske reaksjonene som skjer i prosessen for ulike aminer, mens andre jobber med å redusere forekomsten av de uønskede reaksjonene.

Vi består av en gruppe av forskere fra SINTEF, TNO og NTNU, i tillegg til våre industripartnere (f.eks Aker, Equinor, Total) som både er leverandører og brukere av teknologien. Nå i mai ble et arbeidsgruppemøte arrangert hos TNO i Delft.

Hovedfokuset på arbeidsmøtet var å diskutere vegen videre, se på mulighetene for enda tettere samarbeid og for å diskutere nye tema sammen med industripartnerne for å sikre at vi bidrar til å bringe teknologien videre mot fullskala realisering av CO₂-fangst.

Møtet resulterte i flere gode ideer for videre samarbeid, både nye problemstillinger aktuelle for industripartnere i tillegg til å få mer ut av arbeid allerede gjort i andre eller i dette prosjektet ved å benytte seg av spisskompetansen til de ulike partnerne.

Preem med idéstudie om karbonfangst

En av disse ideene er å sammenfatte viktig informasjon knyttet til miljøaspekt ved bruk av amin solventer i et hefte, hvor da denne informasjonen kan brukes av sluttbrukere av teknologien. Samlet har TNO, SINTEF, NTNU og industripartnerne mye kompetanse rundt dette temaet, og vi ønsker å jobbe med å gjøre dette tilgjengelig utover gruppa slik at vi også kan hjelpe andre leverandører, brukere, og myndigheten med ny kunnskap og informasjon.