CO2-fangst med pulver

  Claude R. Olsen
18. november 2013

Ved å bruke et fint pulver av zeolitter kan CO2 fanges uten miljøeffektene til amin, og med mindre bruk av energi. Forskere i SINTEF har utviklet konseptet og ser muligheter for ytterligere reduksjoner i energibruken.
 

​(Prosjekt nr. 221137)

Teknologien er basert på at visse materialer binder CO2 lettere til seg enn amin, uten å kreve mer energi for å slippe CO2 løs igjen. Forskerne har tatt utgangspunkt i zeolitt som er et kjent, lett tilgjengelig og billig materiale. Mikroporøse zeolitter har stor overflate som lett fanger (adsorberer) CO2.

Teknologien er som følger:
I et fangstanlegg vil nedkjølt eksosgass fra et gasskraftverk sendes motstrøms inn i en kolonne der pulver renner nedover. CO2-en fester seg på overflaten av de små partiklene i pulveret (adsorpsjon). Pulveret med bundet CO2 faller videre til en ny sone i kolonnen der CO2 frigjøres ved hjelp av varme fra kraftverket (desorpsjon). Pulveret sendes tilbake til toppen av kolonnen. Hele denne fangstprosessen kan altså bygges inn i én kolonne.

For et gasskraftverk på 500 MW har forskerne beregnet at det trengs en kolonne med en totalhøyde på ca. 25 meter og en diameter på 20 meter. Adsorpsjonsprosessen er mye raskere enn absorpsjonen i aminprosessen og trenger derfor kun 1,5 meter av kolonnen. Desorpsjonsprosessen krever omtrent like lang kolonne som et aminanlegg, ca. 20 meter.

Se også illustrasjon nederst på siden.

Energieffektivitet på samme nivå
Beregningene viser at energieffektiviteten for et gasskraftverk med den nye teknologien er den samme som for et gasskraftverk med et optimalisert aminanlegg med MEA; henholdsvis 51,5 prosent og 51,4 prosent.

Richard Blom.jpg
 

Prosjektleder Richard Blom. foto: Atle Abelsen

‒ De er utgangspunktet like i effektivitet, men da må vi huske at amin-prosessen gjennom de siste årene er blitt kraftig optimalisert, mens adsorpsjonsteknologien er mye mer umoden slik at den med mer kunnskap vil kunne forbedres betraktelig. I tillegg vil en adsorbsjonsprosess mest sannynlig ha mindre miljømesige problemstililnger enn et aminanlegg, sier forskningssjef Richard Blom ved SINTEF Materialer og kjemi. Han har ledet prosjektet Moving Bed Temperature Swing Adsorpion (MBTSA) som nettopp er sluttført.

Den sykliske adsorbentmetoden har flere utfordringer:

- Reaktoren (kolonnen) må utformes slik at det ikke blir blanding av gassene i fangst og frigjøringsfasene.
- Effektiv varmeoverføring til pulveret. Varmen til regenerering tas fra eksosgassen som må ha litt høyere temperatur enn i et aminanlegg.
- Unngå at pulveret klumper seg.

Den største utfordringen ligger i varmebehovet i desorpsjonsprosessen. I konseptet trengs varm vanndamp med temperatur på over 200 grader celsius for å frigjøre CO2-en. Denne varmen tas fra gasskraftverket og reduserer dermed elektrisitetsproduksjonen.

‒ For at denne teknologien skal bli et kvantesprang må vi komme ned i temperatur i desorpsjonsprosessen. Vi tror det er mulig å redusere temperaturen med 30-40 grader ved bruk av alternative adsorbenter og optimal utforming av varmeveksleren. Det vil slå veldig positivt ut for energieffektiviteten og gjøre teknologien mer konkurransedyktig, sier Blom.

Veien videre
Statoil har støttet prosjektet, men overlater den videre utviklingen til leverandørindustrien. Aktuelle kandidater er engineeringselskaper som driver med pulverteknologi, som Alstom, Air Products og Linde.

SINTEF vil også jobbe videre med sykliske pulveranlegg for CO2-fangst i EU-prosjektet HiPerCap som starter på nyåret. Der skal SINTEF se mer på valg av adsorbenter og på utformingen av reaktoren der CO2 frigjøres samt gjøre forsøk på hvilken temperatur som er optimal.


FAKTA OM PROSJEKTET
 

Navn: Moving Bed Temperature Swing Adsorption (MBTSA)
 

Prosjektleder: SINTEF Materialer og kjemi
 

Partner: Statoil
 

Budsjett: 1 million kroner


CLIMIT-støtte: 65 prosent
 

Prosjektperiode: 2012-2013


Faktaark​​​

​​​

CO2-fangst med pulver​​​

 


CLIMIT © 2017