Karbon fra luft skal drive jetmotorer
Karbondioksid er den store synderen når vi snakker om klimaendringene.
Derfor arbeider forskere over hele kloden med teknologier som kan snu utslippet på hodet og trekke karbondioksid ut av luften igjen.
Og hvis det er mulig, kunne vi ikke bruke CO2 fra luften til å produsere flydrivstoff i stedet for å utvinne fossilt drivstoff fra bakken?
Karbon i lufta blir til drivstoff
Karbondioksid blir fanget inn
Luft, som inneholder CO2, blir sugd inn i et kammer. Her passerer den gjennom et filter som består av materialer som CO2-molekylene binder seg til ved prosessen adsorpsjon. Ren luft renset for CO2 fortsetter ut på den andre siden.
Varme frigjør molekyler
Sensorer måler hele tiden CO2-metningen av filteret. Når det ikke kan binde flere CO2-molekyler, forsegles kammeret, og filteret varmes opp til 100 grader, noe som bryter CO2-bindingene. En vakuumpumpe pumper CO2-gassen over i en gassbeholder.
Elektrolyse danner syntesegass
Karbondioksid blir blandet med vanndamp, og de to gassene pumpes inn i en såkalt elektrolysecelle. I cellen blir molekylene splittet med elektrisitet. Resultatet er kullos og hydrogen, såkalt syntesegass som kan forfines til flydrivstoff.
Nettopp det spørsmålet har ingeniører nå funnet et svar på. Sveitsiske Climeworks har utviklet et filtreringsanlegg som trekker CO2 ut av luften og deponerer gassen i tanker.
Dessuten har det tyske firmaet Sunfire bygget et anlegg som gjør om CO2 og vanlig vanndamp om til såkalt syntesegass, som kan gjøres om til alt fra diesel og tresprit til flydrivstoff som ikke er laget av fossil olje.
Filtreringsanlegget virker ved at luften blir ført igjennom et filter som fanger inn CO2-molekylene. Når filteret er mettet med karbondioksid, blir kammeret forseglet og varmet opp til 100 grader.
Varmen frigjør CO2 fra filteret, og en vakuumpumpe suger deretter gassen inn i en tank.
Filtreringsanlegg med 18 enheter som trekker CO2 ut av luften og pumper ren luft ut på den andre siden. Anlegget ble innviet i 2017 i Hinwil i Sveits.
CO2 fra tanken blandes med vanndamp i en såkalt elektrolysecelle, som fylles med CO2 og vanndamp fra én side og vanlig luft fra den andre.
De to sidene skilles av en membran som lar ioner passere. Utenom membranen er det et kretsløp der elektroner kan passere.
Når cellen får tilført elektrisk strøm, trekkes oksygen vekk fra blandingen av CO2 og H20 og etterlater CO, kullos, og H2 – hydrogen.
Kullos og hydrogen er såkalt syntesegass som senere kan gjøres om til hydrokarbonkjeder som kan brukes som drivstoff.
Den nye teknologien skal testes ved flyplassen i Rotterdam, der Climeworks og Sunfire regner med å installere et anlegg som skal produsere flydrivstoff fra 2021.
Fly skal drives av plastavfall
Emballasje, bleier, kopper og annen plastavfall havner på søppelfyllinger og blir brent i forurensende anlegg.
Nå vil ingeniører i England bruke en halv million tonn av avfallet i året til å lage drivstoff til fly.
Firmaet Altalto vil bygge et anlegg med sin nye avfall-til-brennstoff-teknologi i den engelske byen Immingham.
Drivstoffanlegg utvinner karbonkjeder fra emballasje
1. Avfall blir til gass
Plastavfall inneholder karbon og hydrogen. For å få stoffene ut av avfallet pumper ingeniører vanndamp og oksygen gjennom søpla ved høye temperaturer. Siden det ikke er oksygen til stede, brenner ikke avfallet. I stedet frigjøres de enkelte atomene i gassform og danner nye bindinger. Resultatet er kullos og hydrogen, samlet kalt syntesegass.
2. Gass blir flytende råstoff
Syntesegass blir sendt inn i en såkalt Fischer-Tropsch-reaktor. Her reagerer atomene med metall, som regel jern og kobolt. Det skiller kullosmolekyler til karbon og oksygen og deler opp hydrogenmolekyler til enkeltatomer. Deretter binder karbon og hydrogensulfid seg sammen i lange kjeder som kalles hydrokarboner. Vann avkjøler kjedene, slik at de går fra gass til flytende tilstand.
3. Råstoff blir til drivstoff
Under høyt trykk og høye temperaturer tilsetter ingeniører hydrogen til hydrokarbonene. Hydrogenet splitter karbonkjedene, slik at de blir kortere. Målet er at kjedene skal bli 8–15 karbonatomer lange, siden denne lengden har et frysepunkt omkring -50 °C og et kokepunkt på omkring 175 °C, som er egnet til de temperaturene som jetfly blir utsatt for i høye luftlag.
Plasten i avfallet inneholder karbon- og hydrogenatomer som kan utvinnes ved at en strøm av vanndamp og oksygen varmer opp avfallet til temperaturer på over 700 grader.
Gassen som avgis, blir deretter pumpet gjennom en reaktor, der metaller får «søppelgassen» til å reagere og splitter den i karbon-, oksygen- og hydrogenatomer.
De enkelte atomene binder seg sammen i lange karbonkjeder som blir avkjølt av vannrør. Avkjølingen gjør at gassen går over til væskeform.
Kjedene er relativt lange, og det innebærer at kokepunktet er for høyt til jetmotorer.
Et nytt anlegg som kan gjøre om avfall om til flydrivstoff, skal bygges i Immingham i England.
Derfor blir rent hydrogen pumpet inn i væsken ved høyt trykk, noe som deler kjedene opp i kortere deler.
Resultatet er en væske som holder seg flytende ved de ekstremt lave temperaturene i de høye luftlagene der jetfly befinner seg, men samtidig brenner så effektivt som mulig.
Inntil nå har det vært for dyrt og vanskelig å gjøre om gass fra avfall til flytende drivstoff, men det nye anlegget bruker en reaktor som kan klare oppgaven raskere og billigere fordi den består av flere, men mindre kanaler til henholdsvis gasser og avkjølende vann.
Det nye drivstoffanlegget skal bygges fra år 2021.
Solcelleanlegg lager drivstoff av havvann
CO2 er ikke bare en klimautfordring i luften, siden vann også tar opp karbon. Konsentrasjonen av CO2 er faktisk 125 ganger høyere per kubikkmeter i vann enn i luft.
En internasjonal forskergruppe har nå funnet en løsning på hvordan vi kan filtrere CO2 fra havvann og deretter bruke karbonet til å produsere flydrivstoff uten bruk av fossil olje.
Forskere vil bruke flytende solcelleanlegg på 100 meter i diameter til å lage flydrivstoff av havvann.
Energien til prosessen skal komme fra store anlegg av solceller på 100 meter i diameter som kalles solfarmer, som flyter på åpent hav.
Solfarmene bruker tre teknologier. Først splitter elektrolyseceller vannmolekyler og danner hydrogen.
Et filter splitter deretter havvannet i basisk og surt vann, og i det sure vannet gjøres CO2 om til bobler av gass – som i for eksempel brus – og kan fanges inn.
Til slutt blir hydrogen og CO2 ført igjennom en reaktor der de reagerer og danner metanol, som kan brukes som drivstoff.
Restproduktet er vanlig, CO2-fritt vann, som slippes ut i havet.
Olje fra alger skal brenne i jetmotorer
Alger omdanner ved hjelp av fotosyntese sollys til kjemisk energi, som deretter lagres i fettstoffer som kalles lipider.
Stoffene består blant annet av fettsyrer, som inneholder olje som kan brukes til å produsere flydrivstoff.
En vanlig metode for å skille ut algeolje er å tørke dem i en ovn, pulverisere dem og blande pulveret med metanol og kloroform.
Den metoden er imidlertid veldig energikrevende. Nå har forskere ved University of Utah funnet opp en ny teknikk.
En strøm av alger sprøytes ved høyt trykk inn i et kammer der den møter en tilsvarende kraftig stråle av løsemiddelet heksan.
Sammenstøtet mellom de to væskene river opp algecellene, og lipidene binder seg til heksanen.
Deretter kan lipidene skilles ut i form av en tykk, svart olje som kan raffineres til flydrivstoff.