Shutterstock
Naturen
Klimaendringer

Banebrytende teknologi kan redusere CO2-utslipp med 99 prosent

Nå er det gode nyheter for klimaet. Et team av ingeniører har oppdaget et nytt elektrokjemisk system drevet av hydrogen som kan fjerne nesten alle CO2-utslipp fra fly, storbyer og fabrikker.

Publisert den 13.02.22
Av Søren Rosenberg Pedersen

Et team ingeniører ved universitetet i Delaware har demonstrert et system som kan fjerne karbondioksid fra luften.

Teamet, som er ledet av professor Yushan Yan, har funnet opp et nytt elektrokjemisk system som drives av hydrogen, og som kan redusere CO2-utslippene til luften med 99 prosent.

Filteret er billig å produsere og allerede satt i produksjon – og forhåpentligvis vil vi se disse filtrene brukt både i fly, fabrikker, storbyer, ubåter og romfartøyer i løpet av de neste årene.

Det forteller Yushan Yan, som først og fremst arbeider innen feltet elektrokjemi.

Vi kan lett fange 99 prosent av utslippene av karbondioksid. Ja, faktisk kan vi fange enda mer. Yushan Yan, universitetet i Delaware

«Den beste måten å beskrive vår nye teknologi på er å forestille seg en kasse med to kamre», forklarer Yan til Illustrert Vitenskap.

«I det ene kammeret siver det inn luft som inneholder CO2, mens det andre kammeret fylles opp med hydrogen. Hydrogenet vil trekke CO2-en til seg gjennom skilleveggen slik at luftkammeret blir CO2-fritt.»

En gunstig bivirkning

Det revolusjonerende CO2-filteret ble oppdaget i forbindelse med et helt annet forskningsprosjekt.

I femten år har Yans team arbeidet med såkalte hydroksid-utvekslingsmembran-brenselsceller (HEM). Brenselceller er en lovende energiteknologi siden de produserer elektrisitet direkte fra drivstoff og oksygen. Elektrisiteten kan brukes i for eksempel biler.

HEM-brenselceller har imidlertid en stor svakhet. De er ekstremt følsomme for CO2, siden det gjør at brenselcellene ikke får oksygen. CO2-en gjør dermed at yteevnen og effektiviteten faller kraftig, og derfor ender brenselscellen med å ha samme effekt som en bensinmotor.

Yan og teamet hans ville se om de kunne løse dette CO2-problemet.

«Jeg har arbeidet med dette problemet så lenge jeg har arbeidet med brenselceller», forteller Yan.

«En dag gikk det opp for oss at vi kanskje kunne bruke en annen brenselcelle til å fange inn CO2 fra den første. Imidlertid ble det klart for oss at det ville bli veldig dyrt. I stedet begynte vi å tenke på at brenselscellen kunne brukes til å samle inn CO2. Disse brenselcellene viste seg altså å egne seg godt til å samle selv små mengder CO2 fra luften.»

Modellen (t.v.) viser hvordan hydrogen og luft føres inn i to separate rom og senere forlater filteret som CO2 og CO2-fri luft. Nærbildet (t.h.) er en delvis beskrivelse av hvordan molekylene beveger seg gjennom membranen.

© Jeffrey C. Chase / University of Delaware

Membran lar CO2 vandre fritt

Det som først var et problem, viste seg å være en løsning som åpnet opp for en effektiv måte å samle inn CO2.

Selv om det ikke er sunt for brenselcellene, så er det en effektiv metode for å skape et selvrensende system som kan skille CO2 fra oksygen på en billig og miljøvennlig måte.

For å sørge for strøm til den elektrokjemiske teknologien inne i den separate membranen måtte de kortslutte enheten, noe kjemikere som regel forsøker å unngå.

Ved å tilføre hydrogen i det ene kammeret kan kortslutningen kontrolleres, og det gjør at man slipper å legge inn en mengde komponenter som ledninger og plater.

På denne måten fant Yan og teamet hans en snarvei som gjør at CO2-molekyler lett kan bevege seg fra det ene kammeret til det andre. Dette er kjerneoppdagelsen i den nye cellen, forteller Yan.

Nettopp fordi man kan spare komponenter i systemet, så kan det gjøres svært kompakt. Faktisk ser det bare ut som en helt vanlig membran som teamet har bygd inn i en spiralformet modul som minner om rør med en rekke filtre på innsiden.

Gode nyheter for klimaet!

Ved første øyekast ser Yushan Yan to bruksmuligheter for dette nye CO2-filteret. Det kan brukes i små lukkede miljøer der CO2-nivåene kan bli høye når mennesker oppholder seg der over tid.

Her tenker Yan på romfartøyer, ubåter og moderne bygninger med tett isolasjon, der vi etter hvert vil puste inn luft med altfor mye CO2.

Deretter tenker Yan på reduksjon av CO2 i atmosfæren:

«Hvor som helst der du har en blanding av oksygen og CO2 i luften, så vil teknologien hjelpe med å fjerne CO2. Med vår nye teknologi kan vi fange inn store mengder CO2 fra luften. Vi kan lett fange 99 prosent av utslippene av karbondioksid. Ja, faktisk kan vi fange enda mer. Vi har altså skapt en karbonnøytral teknologi som kan gjøre en enorm forskjell for de klimaendringene vi står overfor akkurat nå.»

Helt konkret ser Yan at det elektrokjemiske systemet kan settes opp i storbyer for å rense luften for CO2. På samme måte kan det måte brukes ved fabrikker som slipper ut store mengder CO2.

En av verdens store CO2-syndere er fly, og Yan mener at det nye filteret kan rense luften for karbondioksid.

Imidlertid ser han en begrensning ved bensindrevne biler. Slik eksosanleggene er konstruert i dagens biler, vil det være for vanskelig å installere membranfilter i dem.

Yan mener at dette problemet nok blir mindre i framtiden siden flere bilprodusenter går over til elektrisitet, hydrogen og brenselceller.

Produksjonen er allerede i gang

Yushan Yan og teamet hans har de siste tre årene fått penger fra det amerikanske energidepartementet. Det har gitt dem muligheten til å bygge opp et lite lager av filtre som nå skal prøves ut i praksis.

I løpet av fem år vil de ifølge Yan kunne lage filtre som kan ta opp flere tonn CO2 fra luften.

Til spørsmålet om den nye teknologien kan brukes til andre typer av filtre, som for eksempel kan fange inn de store mengdene skadelige metangass som stiger opp fra hull i jorden i Sibir i disse dager, ler Yan og svarer:

«Nei, det kommer dessverre ikke til å kunne ta metan ut av luften. Imidlertid kan noen brenne metanet og dermed gjøre det om til CO2, og så tar jeg denne CO2-en ut av luften med teknologien min!»