CO2: Fra klimabelastning til værdifuld ressource?

Miljø og bæredygtighed 18. nov 2021 5 min Professor Anders Bentien Skrevet af Sabina Askholm Larsen

Hvis vi bliver bedre til at indfange og genanvende CO2, inden den rammer vores atmosfære, gemmer der sig et stort potentiale i den ellers udskældte gas. Med den rette bearbejdning kan den nemlig erstatte en række fossile råstoffer som olie og metan, som vi dermed slipper for at udvinde fra vores undergrund. Dette afsnit af podcasten Forskningsfortællinger ser nærmere på, hvordan man kan efterligne en velkendt proces fra kroppen til at indfange CO2, og hvordan CO2 ved hjælp af elektrokemi og mikrobiologi kan omdannes til byggesten, der kan bruges i den kemiske industri.

Interesseret i Miljø og bæredygtighed? Vi kan holde dig opdateret helt gratis



Når CO2 frigives og rammer vores atmosfære, har det en massiv påvirkning af vores klima. Derfor arbejder såvel forskere som virksomheder på at finde metoder til at indfange CO2 fra eksempelvis fabrikker og forbrændingsanlæg i en skala, der for alvor kan være med til at reducere vores udledninger af CO2 og andre drivhusgasser.

Men der er stadig et stykke vej, før teknologien er oppe i den skala, der skal til, før den markant kan bidrage til at nedbringe vores CO2-udledning i en hastighed, der skal til for at nå de klimamål, der er besluttet i FN-regi.

”I øjeblikket udleder vi omkring 40 mia. ton CO2 om året. FN’s Klimapanel har estimeret, at vi skal fjerne 14 % af det ved hjælp af CO2-fangst. Det svarer til ca. 5-6 mia. ton om året. Lige nu indfanger vi omkring 40 mio. ton, så vi er langt fra i mål,” siger Christina Lunde, Senior Science Manager, Novozymes A/S.

Efterligner velkendt proces fra kroppen

Christina Lunde arbejder blandt andet med at udvikle en metode, der bruger enzymer til CO2-fangst. Enzymer er proteiner, som er med til at katalysere de processer, der sker i såvel vores kroppe som andre organismer. Når vi spiser, er enzymerne eksempelvis med til at nedbryde de fødevarer, vi indtager. Det er den proces, som Novozymes efterligner i sit arbejde med enzymatisk CO2-fangst.

”Vi er så heldige, at der findes enzymer i naturen, der kan fange CO2. Det gør de blandt andet i vores røde blodlegemer, og de har også en funktion i vores lunger. Når vi for eksempel laver fysisk arbejde, hvor vi nedbryder sukker og udskiller CO2, så kommer kulsyreanhydrasen, som enzymet hedder, og fanger CO2’en, laver den om til karbonat, og fører den ud til lungerne, hvor den igen bliver lavet om til CO2 og bliver frigivet. Vi har et enzym, som har en vigtig biologisk rolle, som vi nu kan anvende til CO2-fangst,” forklarer Christina Lunde.

I et enzymatisk CO2-fangstanlæg foregår det på den måde, at man har to forskellige enheder: en absorber-enhed og en stripper-enhed. I absorber-enheden bliver CO2’en pustet igennem en væske, og her sørger enzymet for, at CO2’en bliver lavet om til karbonat, som er et stof, vi blandt andet kender fra hårdt vand. Herefter føres CO2’en med væsken over i stripper-enheden, hvor man frigiver CO2’en gennem opvarmning. Produktet er en ren CO2-strøm, som man herefter kan komprimere, så man får CO2 i en flydende form, som enten kan lagres eller anvendes på anden vis.

Fordi enzymerne er en naturlig del af vores biologiske verden, vil metoden ikke vil efterlade skadelige kemikalier i det spildevand, der udledes fra processen med CO2-fangst. Det er en stor fordel, når enzymerne bruges til at trække CO2 ud af røggas fra eksempelvis forbrændingsanlæg, fortæller Christina Lunde.

En anden fordel ved metoden er energiforbruget. Den enzymatiske proces kan nemlig frigive CO2 ved en lavere temperatur end konventionelle løsninger til CO2-fangst, der er baseret på kemikalier som eksempelvis aminer.

”Når man skal frigive CO2, er man nødt til at varme væsken op og få boblet CO2’en ud. Hvis du bruger de konventionelle løsninger, skal du op i temperaturer på 100-120 grader. Det betyder, at man skal bruge rigtig meget energi på at varme væsken op. Fordelen ved den enzymatiske løsning er, at man kun behøver at varme væsken op til 80 grader. Dels sparer man noget energi, og i mange af de her processer, hvis vi snakker cement eller stålværker, så er der overskudsvarme fra andre processer, som man kan bruge til at frigive CO2’en. Det gør, at man sparer en masse energi og får en løsning, som er mere bæredygtig,” uddyber Christina Lunde.

Mikroorganismer skal omdanne CO2 fra biogasanlæg til metan

En ting er at indfange CO2 for at undgå, at den gør skade i vores atmosfære. En anden er at tage den opsamlede CO2 og bearbejde den, så den kan anvendes som råmateriale i andre produkter. Et eksempel er CO2, der bliver dannet i biogasanlæg. Med den rette bearbejdning kan CO2, der ellers udledes fra biogasanlæg, omdannes til metan, som kan genanvendes i blandt andet den kemiske industri – og samtidig fjerne behovet for at udvinde metan fra vores undergrund.

Tre forskere fra Aarhus Universitet og Aalborg Universitet har kombineret deres viden om elektrokemi og mikrobiologi for at udvikle en proces, der i høj hastighed kan omsætte CO2 fra biogasanlæg til metan ved hjælp af mikroorganismer. Det sker i forskningsprojektet Redox Mediated Microbial CO2 Reduction (ReMeSh).

”Biogas består af både CO2 og metan. For at kunne udnytte metanen filtrerer man i øjeblikket CO2’en fra og udleder den til atmosfæren. Projektet går ud på at lave en bioelektrokemisk opgradering af biogas, hvor man omdanner CO2 til metan. Det betyder, at den gas, der kommer ud fra biogasanlægget, er tæt på at være ren metan,” forklarer professor Anders Bentien, professor og sektionsleder, Institut for Bio- og Kemiteknologi på Aarhus Universitet, som er en af de tre forskere bag ReMeSh-projektet.

Der findes allerede teknologier, der bruger mikroorganismer til at omdanne CO2 fra biogasanlæg til metan. I den proces anvendes brint og mikroorganismer til at omdanne CO2’en til metan. Det er de samme komponenter, som forskerne bag ReMeSh-projektet vil bruge, men de vil gå anderledes til værks for at sætte hastigheden af processen op.

Hvor de nuværende teknologier gør brug af elektrolyse til at danne brint, der herefter pumpes ind til mikroorganismerne i biogasanlægget, vil Anders Bentien og hans kolleger effektivisere processen ved at springe dette første brintdannelsesskridt over. I stedet vil de udvikle en hybridteknologi, hvor mindre molekyler bruges som transportmiddel for brintmolekylerne, som dermed kan overføres direkte til mikroorganismerne, der bruges til at omdanne CO2’en til metan. Forventningen er, at den nye hybridteknologi kan øge omsætningshastigheden med op til en faktor 1000 i forhold til de eksisterende løsninger og dermed få en mere effektiv omdannelse af CO2 til metan.

En fundamental byggesten

Men hvorfor giver det overhovedet mening at omdanne CO2 til metan – en gas, der er kendt for at lave endnu større ravage i klimaet end CO2? Det gør det, fordi metan, når den ikke udledes til atmosfæren, er en af de fundamentale byggesten i den kemiske industri. Her fungerer metan som en såkaldt platformkemikalie, der er udgangspunkt for en række af de produkter, vi anvender i vores hverdag, eksempelvis brændstof.

Problemet med metan er, at den i dag udvindes fra naturgas i vores undergrund med store miljø- og klimabelastninger til følge. Der er derfor stort potentiale i at udvikle en effektiv metode, som kan omdanne CO2 fra biogasanlæg til metan, da vi dermed kan undlade at udvinde metan fra undergrunden – men beholde en vigtig byggesten i vores kemiske industri.

”En forudsætning for at nå vores klimamål er, at vi får reduceret udledningen af CO2. Den nemmeste måde er at lade være med at pumpe mere råolie og metan op fra undergrunden. Men så er problemet, at hvis vi ikke kan gøre det, så skal vi have fundet nogle erstatninger for den råolie og metan, som kommer fra undergrunden. Der er metan fra biogasanlæg en absolut vigtig brik i det puslespil,” siger Anders Bentien.

Medvirkende i podcasten:

  • Christina Lunde, Senior Science Manager, Novozymes A/S
  • Anders Bentien, professor og sektionsleder, Institut for Bio- og Kemiteknologi, Aarhus Universitet

Anders Bentien har sammen med forsker Michael Kofoed fra Institut for Bio- og Kemiteknologi, Aarhus Universitet, og professor Jeppe Lund Nielsen fra Institut for Kemi og Biovidenskab på Aalborg Universitet modtaget en Exploratory Interdiciplinary Synergy Programme-bevilling fra Novo Nordisk Fonden på 4.965.291 kr. til projektet Redox Mediated Microbial CO2 Reduction (ReMeSh).

Forskningsprojektet kommer til at indgå i forskningscentret Novo Nordisk Foundation CO2 Research Center, som er under opbygning på Aarhus Universitet. Novo Nordisk Fonden givet en syvårig bevilling på i alt 630 mio. kroner til centret, der forventes at være operationelt fra januar 2022.

Professor Anders Bentien’s research group is focusing on electrochemical energy conversion and batteries. The main driver for battery development for...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020