Forskere opfinder ”metan-renser”: Kan blive fast inventar i ko- og svinestalde

FN’s klimapanel IPCC har fastslået, at mindre udledning af metangas øjeblikkeligt vil mindske stigningen i de globale temperaturer. Gassen er op til 85 gange kraftigere end CO2, og mere end halvdelen af den udledes af menneskeskabte kilder, hvor kvæg i landbruget og produktion af fossile brændstoffer står for meget af det.

Men med en ny enestående metode er et forskerhold fra Kemisk Institut på Københavns Universitet og spin-out virksomheden Ambient Carbon lykkedes med at fjerne metan fra luften.

”En stor del af vores udledninger af metan kommer fra millioner af lav-koncentrations kilder som stalde med køer eller grise. Metanen derfra har i praksis været umulig at opkoncentrere eller fjerne. Men vores nye resultat beviser, at det godt kan lade sig gøre i den reaktor, vi har bygget,” siger professor i atmosfærisk kemi, Matthew Stanley Johnson, som har ledet studiet.

Han har netop præsenteret forskningsresultatet til COP 28 i Dubai over en onlineforbindelse og i Washington D.C. hos det amerikanske videnskabsakademi, National Academy of Sciences, som rådgiver den amerikanske regering om videnskab og teknologi.

Reaktor renser luften for metan

Man kan brænde metan for at slippe af med det, hvis koncentrationen af gassen i luften ligger over 4 procent. Men de fleste af de menneskeskabte udledninger ligger under 0,1 procent og de er derfor ikke mulige at forbrænde.

For at kunne rense metan ud af luften har forskerne bygget en reaktor, som for det uindviede øje bare ligner en aflang metalkasse med et hav af slanger og måleinstrumenter. Men inde i selve kassen foregår der en kædereaktion af kemiske forbindelser, som ender med at nedbryde metanen og fjerne en stor del af den fra luften.

”I det videnskabelige studie har vi bevist, at vores reaktor kan rense 58 procent af metanen ud af luften. Men siden vi indsendte studiet, har vi forbedret vores resultater i laboratoriet, så reaktoren nu ligger på 88 procent,” siger Matthew Stanley Johnson.

Nøglen til den nye opdagelse er stoffet klor. For ved hjælp af klor og energien fra lys kan forskerne nemlig fjerne metan fra luften langt mere effektivt, end det sker ude i atmosfæren, hvor det typisk tager 10-12 år.

”Metan nedbrydes med sneglefart, fordi gassen ikke er glad for at reagerer med andre ting i atmosfæren. Men vi har opdaget, at vi ved hjælp af lys og klor kan sætte gang i en reaktion og nedbryde metanen omkring 100 millioner gange hurtigere end ude i naturen,” forklarer Matthew Stanley Johnson

Næste skridt er stalde, spildevandsanlæg og biogas

Inden længe ankommer en 40-fods container til Kemisk Institut. Den skal blive til en større prototype af den reaktor, som forskerne allerede har bygget i laboratoriet. En ”metan-renser” som i princippet skal kunne kobles til ventilationssystemet i en stald med husdyr.

”Landbrug med animalsk produktion er i dag højteknologiske faciliteter, som i forvejen renser luften for ammoniak. Derfor er det en oplagt løsning at fjerne metanen igennem den eksisterende luftrensning,” forklarer Matthew Stanley Johnson.

Det samme gør sig gældende for biogasanlæg og rensning af vores spildevand, som efter kvægproduktion er nogle af de største menneskeskabte kilder til metanudledning i Danmark.

Som forundersøgelse til dette studie har forskerne været rundt i landet og måle, hvor meget metan der siver ud fra kostalde, spildevandsanlæg og biogasanlæg. Flere steder kunne forskernes dokumentere, at store mængder metan lækker ud i atmosfæren fra anlæggene.  

”Danmark er et forgangsland, når det kommer til at producere eksempelvis biogas. Men hvis bare nogle få procent af metanen fra den proces slipper ud, så modvirker det hele klimagevinsten,” slutter Matthew Stanley Johnson.

Forskningen er finansieret af en bevilling fra Innovationsfonden til projektet PERMA, som hører under AgriFoodTure. Forskningen er lavet i et samarbejde mellem Københavns Universitet, Aarhus Universitet, Arla, Skov og KU spin-out virksomheden Ambient Carbon, som professor Matthew Stanley Johnson har startet og nu står i spidsen for. Virksomheden er startet for at kunne videreudvikle MEPS-teknologien (Methane Eradication Photochemical System) og gøre den tilgængelig for samfundet. 

Forskningen er offentliggjort i dag i det videnskabelige tidsskrift Environmental Research Letters.

Om metoden:

Forskerne har bygget en reaktor og opfundet en metode, som simulerer metans naturlige nedbrydningsproces på kortere tid.

De har døbt metoden Methane Eradication Photochemical System (MEPS), som nedbryder metan i størrelsesordenen 100 millioner gange hurtigere end ude i naturen.

Metoden virker ved at forskerne sender klormolekyler ind i deres reaktor sammen med metangassen. Herefter lyser forskerne på klormolekylerne med UV-lys. Energien fra lyset får molekylerne til at spalte og danne to kloratomer.

Kloratomerne stjæler så et hydrogenatom fra metanen, som falder fra hinanden og nedbrydes. Klorproduktet (saltsyre) bliver fanget og genbrugt inde i reaktoren.

Derefter bliver metanen til carbondioxid (CO2) og kulmonoxid (CO) og brint (H2) på samme måde, som den naturlige proces i atmosfæren.

Mere om metan (CH4):

Man kan brænde metan for at slippe af med det, men metans forbrændingsgrænse ligger over 4 % 40.000 ppm – parts per million. De fleste af menneskeskabte udledninger ligger under 0,1 % eller 1000 ppm og er derfor ikke mulige at forbrænde.

FN’s klimapanel IPCC har fastslået, at mindre udledning af metan med det samme vil mindske stigningen i globale temperaturer.

Metan er en drivhusgas som udledes naturligt fra bl.a. vådområder og fra menneskeskabte kilder som fødevareproduktion, naturgas og rensningsanlæg.

Metangas står i dag for en tredjedel af de drivhusgasser som påvirker klimaet og skaber global opvarmning.

Det tager metan 10-12 år at blive nedbrudt naturligt i atmosfæren, hvor det omdannes til kuldioxid CO2.

Set over en 25 års tidsperiode er metan 85 gange værre for klimaet end CO2. Set over en 100 års tidsperiode er metan 30 gange værre end CO2 er for klimaet.   

Metankoncentrationen i atmosfæren er vokset med 150 % siden midten af 1700-tallet.

Metan har øget den menneskeskabte strålingspåvirkning hvilket er ansvarligt for en 0,6 ◦C stigning i den globale gennemsnitlige overfladelufttemperatur ifølge IPCC.