Ny teknologi giver CO2-negativ brintproduktion fra biogas

Kulstoffangst og -lagring er nødvendigt, hvis verden på nogen mulig måde skal nå 1,5 graders-målet i Parisaftalen. Og planter er i forvejen rigtig gode til at optage CO₂ fra atmosfæren, så hvorfor ikke bruge det til vores fordel?

Det er en af grundtankerne i et nyt forskningsprojekt på Aarhus Universitet, som skal se udviklingen af Danmarks første reaktor til brintproduktion fra biogas via katalytisk pyrolyse. I pyrolyseprocessen anvendes høje temperaturer til at spalte metanen i biogassen til brint og kulstof.

Projektet har netop modtaget støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond.

”Det, vi har brug for lige nu, er ikke kun CO₂-fri teknologier. Vi har også brug for teknologier, der kan binde kulstof fra atmosfæren, og som har netto negative kulstofemissioner. Det, vi foreslår med dette projekt, er at tilpasse og optimere eksisterende såkaldt turkis brintteknologi til biogas i stedet for naturgas. Resultatet er en ægte CO₂-negativ teknologi, som passer rigtig godt til Danmarks førende rolle som biogasnation,” siger lektor Patrick Biller fra Institut for Bio- og Kemiteknologi, der leder projektet.

Ca. 3 pct. af verdens CO₂-emissioner stammer i dag fra produktion af såkaldt grå brint, som er udvundet af naturgas. Det almindelige alternativ til dette er grøn brint, hvor strøm og vand bliver lavet om til brint gennem elektrolyse.

Grøn brintproduktion er dog i bedste fald CO₂-neutral, hvis der bruges elektricitet fra vedvarende kilder, men aldrig CO₂-negativ. Det kræver store mængder energi at spalte vand, og hvis energien ikke er vedvarende, udleder produktionen CO₂.

I øjeblikket stammer 95 % af den globale brintproduktion fra ’steam methane reforming’ (SMR) -processen, hvor naturgas omdannes til brint og CO₂. Turkis brint bliver i stigende grad undersøgt som et alternativ. Det involverer også produktion af brint fra naturgas, men her anvender man pyrolyse til at omdanne kulstoffet til fast form. Normal turkis brint er kulstofneutral, da kulstoffet stammer fra naturgas og dermed fossile ressourcer, men det udledes ikke til atmosfæren.

Det, som Patrick Biller foreslår er, at designe og udvikle en teknologi, der producerer turkis brint på biogas og ikke naturgas.

”Via fotosyntesen udfører grønne planter CO₂-fangst hver dag, og de gør det faktisk ret godt. Biogas stammer fra plantemateriale, der på denne måde har optaget CO₂ fra atmosfæren. Ved biogas-pyrolyse stammer kulstoffet derfor fra atmosfæren. Kulstoffet omdannes i processen til fast form, en slags sort pulver som er helt rent kulstof, og kan derefter enten deponeres eller benyttes i industrien til andre højværdiprodukter,” siger han og fortsætter:

”På denne måde er der ingen CO₂-udledning, men i stedet et netto negativt bidrag til atmosfæren.”

Med bevillingen fra Danmarks Frie Forskningsfond skal forskerholdet nu designe og udvikle et system, der kan håndtere processen. Det er ikke en lille opgave, også selvom målet er at tilpasse eksisterende turkis brintteknologi:

”Der er stor forskel på naturgas og biogas, og der er eksempelvis helt andre urenheder i biogas at tage højde for. Samtidig kræver metan-pyrolyse høje temperaturer på omkring 1200 graders Celsius. Dette vil vi gerne undgå, så i projektet vil vi finde metalliske katalysatorer, der betragteligt kan reducere den mængde energi, der skal til for at aktivere reaktionen. Vi regner med at kunne køre reaktionen på temperaturer omkring 500-600 grader,” siger Patrick Biller.

Det færdige system forventes at kunne producere brint for ca. en femtedel af den mængde energi, der benyttes til grøn brint-produktion. Og samtidig er fordelen, at man ved denne metode binder kulstof, der oprinder fra atmosfæren. Systemet skal testes og køre ved Aarhus Universitets forskningscenter i Foulum, AU Viborg.

”Danmark har en verdensledende biogassektor. Vi laver store ting inden for Power-2-X og brint, og vi har et energisystem med store mængder vedvarende energi. Turkis brint fra biogas passer perfekt ind i denne cocktail, og jeg kan se store perspektiver for Danmark på dette område i fremtiden,” afslutter lektoren.