Luftens kulstof skal drive jetmotorer
Kuldioxid er den store synder, når vi taler om klimaforandringerne.
Derfor arbejder forskere på tværs af kloden på teknologier, som kan vende udledningen på hovedet og hive kuldioxid ud af luften igen.
Og hvis det kan lade sig gøre, hvorfor så ikke bruge CO2 fra luften til at fremstille flybrændstof i stedet for at udvinde flere fossile brændstoffer?
Luftens kulstof bliver til brændstof
Kuldioxid bliver indfanget
Luft, som indeholder CO2, bliver suget ind i et kammer. Her passerer den igennem et filter bestående af materialer, som CO2-molekylerne binder sig til ved processen adsorption. Ren luft renset for CO2 fortsætter ud på den anden side.
Varme frigør molekyler
Sensorer måler løbende CO2-mætningen af filteret. Når det ikke kan binde flere CO2-molekyler til sig, forsegles kammeret, og filteret opvarmes til 100 °C, hvilket bryder CO2-bindingerne. En vakuumpumpe pumper CO2-gassen over i en gasbeholder.
Elektrolyse danner syntesegas
Kuldioxid bliver blandet med vanddamp, og de to gasser pumpes ind i en såkaldt elektrolysecelle. I cellen sættes strøm til blandingen, hvilket splitter molekylerne ad. Resultatet er kulilte og brint, såkaldt syntesegas, der kan forfines til flybrændstof.
Netop dét spørgsmål har ingeniører nu fundet et svar på. Schweiziske Climeworks har udviklet et filtreringsanlæg, som hiver CO2 ud af luften og deponerer gassen i tanke.
Derudover har det tyske firma Sunfire bygget et anlæg, der omdanner CO2 og almindelig vanddamp til såkaldt syntesegas, som kan forfines til alt fra diesel til træsprit til flybrændstof frit for fossil olie.
Filtreringsanlægget virker ved, at luften bliver ført igennem et filter, der indfanger CO2-molekylerne.
Når filteret er mættet med kuldioxid, bliver kammeret forseglet og opvarmet til 100 °C. Varmen frigør CO2 fra filteret, og en vakuumpumpe suger herefter gassen ind i en tank.
Filtreringsanlæg med 18 enheder, der hiver CO2 ud af luften og pumper ren luft ud på den anden side. Anlægget blev indviet i 2017 i Hinwil, Schweiz.
CO2 fra tanken blandes med vanddamp i en såkaldt elektrolysecelle, som fyldes med CO2 og vanddamp i én side og almindelig luft i den anden.
De to sider adskilles af en membran, som lader ioner passere. Uden om membranen løber et kredsløb, hvor elektroner kan passere.
Når strøm sættes til cellen, hives “udstødning” i form af ilt væk fra blandingen af CO2 og H20 og efterlader CO, kulilte, og H2 – brint.
Kulilte og brint er såkaldt syntesegas, der siden kan forfines til hydrokarbonkæder, som er velegnede til brændstof.
Den nye teknologi skal testes i Rotterdam Lufthavn, hvor Climeworks og Sunfire regner med at installere et anlæg, som skal producere flybrændstof fra 2021.
Fly skal flyve på plastikskrald
Madindpakning, bleer, kopper og andet plastaffald ryger dagligt på lossepladser og bliver afbrændt på forurenende anlæg.
Nu vil ingeniører i England bruge en halv mio. tons af de årlige skraldebunker til at lave brændstof til fly.
Firmaet Altalto vil bygge et anlæg med deres nye skrald-til-brændstof-teknologi i den engelske by Immingham.
Brændstofanlæg udvinder kulstofkæder fra emballage
Affald bliver til gas
Affald af plast indeholder kulstof og brint. For at få stofferne ud af affaldet pumper ingeniører vanddamp og ilt igennem skraldet ved høje temperaturer. Da processen foregår iltfattigt, brænder affaldet ikke. I stedet frigøres de enkelte atomer i gasform og danner nye bindinger. Resultatet er kulilte og brint, samlet kaldet syntesegas.
Gas bliver flydende råstof
Syntesegas bliver sendt ind i en såkaldt Fischer-Tropsch-reaktor. Her reagerer atomerne med metal, typisk jern og kobolt. Reaktionen skiller kuliltemolekyler ad i kulstof og ilt og skiller brintmolekyler ad i enkelte brintatomer. Herefter binder kulstof og brint sig sammen i lange kulstofkæder kaldet hydrokarboner. Vand afkøler kæderne, så de går fra gas til flydende tilstand.
Råstof forfines til brændstof
Under højt tryk og høje temperaturer tilsætter ingeniører brint til hydrokarbonerne. Brinten splitter kulstofkæderne ad, så de bliver kortere. Målet er, at kæderne skal blive 8-15 kulstofatomer lange, da denne længde har et frysepunkt omkring -50 °C og et kogepunkt på omkring 175 °C, som er egnet til de temperaturer, som jetfly bliver udsat for i høje luftlag.
Plasten i affaldet indeholder kulstof- og brintatomer, som kan udvindes, ved at en strøm af vanddamp og ilt opvarmer skraldet til temperaturer på over 700 grader.
Gassen, som skraldet afgiver, bliver herefter pumpet gennem en reaktor, hvor metaller får “affaldsgassen” til at reagere og skiller den ad i kulstof-, ilt- og brintatomer.
De enkelte atomer binder sig nu sammen i lange kulstofkæder, som bliver afkølet af vandrør. Afkølingen fortætter gassen til væske.
Kæderne er relativt lange, og det betyder, at deres kogepunkt er for højt til jetmotorer.
Et nyt anlæg, som kan omdanne skrald til flybrændstof, skal bygges i Immingham, England.
Derfor bliver ren brint pumpet ind i væsken ved højt tryk, hvilket splitter kæderne ad i kortere dele.
Resultatet er en væske, som holder sig flydende ved de ekstremt kolde temperaturer i høje luftlag, hvor jetfly befinder sig, men samtidig brænder så effektivt som muligt.
Indtil nu har det været for dyrt og besværligt at omdanne gas fra skrald til flydende brændstof, men det nye anlæg benytter en reaktor, der kan klare opgaven hurtigere og billigere, fordi den består af flere, men mindre kanaler til henholdsvis gasser og afkølende vand.
Det nye brændstofanlæg skal bygges fra år 2021.
Solcelleanlæg laver brændstof af havvand
CO2 er ikke kun en klimaudfordring i luften, da vand også optager kulstof.
Koncentrationen af CO2 er endda 125 gange højere pr. kubikmeter i vand end i luft.
En international forskergruppe har nu fundet en løsning på, hvordan vi kan filtrere CO2 fra havvand og herefter bruge kulstoffet til at producere flybrændstof, som er frit for olie.
Forskere vil bruge flydende solcelleanlæg på 100 m i diameter til at lave flybrændstof ud af havvand.
Energien til processen skal komme fra store anlæg af solceller på 100 m i diameter kaldet solfarme, som flyder på åbent hav.
Solfarmene gør brug af tre teknologier. Først splitter elektrolyseceller vandmolekyler ad og danner brint.
Et filter opdeler herefter havvandet i basisk og surt vand, og i det sure vand omdannes CO2 til bobler af gas – som i fx sodavand – og kan indfanges.
Til sidst bliver brint og CO2 ført igennem en reaktor, hvor stofferne reagerer og danner metanol, der kan bruges som brændstof.
Restproduktet er almindeligt, CO2-frit vand, som lukkes ud i havet.
Olie fra alger skal brænde i jetmotorer
Alger omdanner vha. fotosyntese solens lys til energi, som herefter lagres i fedtstoffer kaldet lipider.
Stofferne består bl.a. af fedtsyrer, som indeholder olie, der kan bruges til at fremstille flybrændstof.
En udbredt metode til at udskille algers olie er at tørre dem i en ovn, pulverisere dem og blande pulveret med metanol og kloroform.
Metoden er dog meget energikrævende. Nu har forskere ved University of Utah opfundet en ny teknik.
En strøm af alger sprøjtes ved højt tryk ind i et kammer, hvor den møder en tilsvarende kraftig stråle af opløsningsmidlet hexan.
Sammenstødet mellem de to væsker river algecellerne op, og lipiderne binder sig til hexanen.
Herefter kan lipiderne udskilles i form af en tyk, sort olie, der kan forfines til flybrændstof.