Kol i luften ska driva jetmotorer
Koldioxid är en stor miljöbov som spär på klimatförändringarna.
Därför arbetar forskare runtom i världen med att utveckla tekniker som utvinner koldioxid ur luften.
Om det kan låta sig göras, varför då inte använda luftens koldioxid för att framställa flygbränsle i stället för att förbränna ytterligare fossila bränslen?
Luftens kol blir till bränsle
KOLDIOXID SAMLAS IN
Luft, som innehåller koldioxid, sugs in i en kammare. Där passerar den genom ett filter som består av material som koldioxidmolekylerna binder till genom en process som kallas adsorption. Ren luft utan koldioxid släpps ut på andra sidan.
VÄRME FRIGÖR MOLEKYLER
Sensorer mäter filtrets koldioxidmättning. När det inte kan binda fler koldioxidmolekyler förseglas kammaren, varefter filtret värms till 100 grader, så att koldioxidbindningarna bryts ner. En vakuumpump pumpar därefter över koldioxiden i en gasbehållare.
ELEKTROLYS BILDAR SYNTESGAS
Koldioxid blandas med vattenånga och pumpas in i en så kallad elektrolyscell. Där tillsätts ström till blandningen, vilket skiljer molekylerna åt. Resultatet är kolmonoxid och väte, så kallad syntesgas, som kan raffineras till flygbränsle.
Det schweiziska företaget Climeworks har nu utvecklat en filtreringsanläggning som utvinner koldioxid ur luften och samlar gasen i tankar, och det tyska företaget Sunfire har byggt en anläggning som omvandlar koldioxid och vattenånga till så kallad syntesgas, som kan raffineras till allt från diesel till träsprit och fossilfritt flygbränsle.
I filtreringsanläggningen leds luften genom ett filter som fångar koldioxidmolekylerna. När filtret är mättat med koldioxid försluts kammaren och värms upp till 100 grader.
Värmen frigör koldioxiden i filtret, varefter en vakuumpump suger in gasen i en tank.
Det här är en filtreringsanläggning med 18 enheter som utvinner koldioxid ur luften och pumpar ut ren luft på andra sidan. Den invigdes år 2017 i Hinwil i Schweiz.
Koldioxid från tanken blandas med vattenånga i en elektrolyscell, som fylls med koldioxid och vattenånga i ena sidan och vanlig luft i den andra.
De båda sidorna skiljs åt av ett membran som släpper igenom joner. Runt membranet finns en krets genom vilken elektroner kan passera.
När cellen strömsätts dras ”avgaser” i form av syre ut ur blandningen av koldioxid och vatten. Kvar blir kolmonoxid och vätgas.
Kolmonoxid och väte är syntesgas som kan raffineras till kolvätekedjor, som lämpar sig väl som bränsle.
Den nya tekniken ska testas på Rotterdams flygplats i Nederländerna, där Climeworks och Sunfire räknar med att installera en anläggning som ska framställa flygbränsle från år 2021.
Flygplan drivs av plastavfall
Livsmedelsförpackningar, blöjor, muggar och annat plastavfall hamnar varje dag på soptippar och förbränns i förorenande anläggningar.
Nu ska en grupp ingenjörer i England använda en halv miljon ton av dessa sopor för att framställa flygplansbränsle.
Företaget Altalto ska bygga en anläggning med sin nya teknik för att förvandla sopor till bränsle i Immingham.
Bränsleanläggning utvinner kolkedjor ur emballage
1. AVFALL BLIR TILL GAS
Plastavfall innehåller kol och väte. För att få ut dessa ämnen ur avfallet pumpar ingenjörer vattenånga och syre genom soporna vid hög temperatur. När denna process äger
rum i en syrefattig miljö förbränns avfallet inte. I stället frigörs de enskilda atomerna i gasform och ingår nya föreningar. Resultatet är kolmonoxid och väte, som tillsammans kallas syntesgas.
2. GASEN BLIR FLYTANDE RÅVARA
Syntesgas sänds in i en så kallad Fischer-Tropsch-reaktor. Där reagerar atomerna med metaller, vanligen järn och kobolt. Reaktionen delar upp kolmonoxidmolekyler i kol och syre och skiljer vätgasmolekylerna åt i enskilda väteatomer. Sedan förenas kolet och vätet i långa kolkedjor, så kallade kolväten. Vatten används för att kyla kedjorna så att de går från gas till flytande form.
3. RÅVARAN BLIR TILL BRÄNSLE
Under högt tryck och hög temperatur tillsätter ingenjörer väte till kolvätena. Vätet klyver kolkedjorna så att de blir kortare. Målet är att kedjorna ska bli 8–15 kolatomer långa, eftersom de då har en fryspunkt runt -50 grader och en kokpunkt på cirka 175 grader, som lämpar sig väl för de temperaturer som jetflygplan utsätts för i höga luftlager.
Plastavfallet innehåller kol- och väteatomer som kan utvinnas genom att en ström av vattenånga och syre värmer upp soporna till temperaturer över 700 grader.
Gasen som soporna avger pumpas genom en reaktor, där metaller får gasen att reagera och delas upp i kol-, syre- och väteatomer.
De enskilda atomerna förenas i långa kolkedjor som kyls med vattenrör. Vid nedkylningen omvandlas gasen till en vätska.
Kedjorna är relativt långa, vilket innebär att deras kokpunkt är för hög för jetmotorer.
En ny anläggning som omvandlar sopor till flygbränsle ska byggas i Immingham i England.
Därför pumpas rent väte in i vätskan vid högt tryck, så att kedjorna delas upp och blir kortare.
Resultatet är en vätska som håller sig flytande vid de extremt kalla temperaturerna i höga luftlager där jetplan flyger, men samtidigt brinner så effektivt som möjligt.
Hittills har det varit för dyrt och för svårt att omvandla gas från sopor till flytande bränsle, men den nya anläggningen använder en reaktor som löser uppgiften snabbare och billigare, eftersom den består av flera mindre kanaler till de olika gaserna och kylvattnet.
Det nya bränsleanläggningen ska börja byggas från år 2021.
Solceller utvinner bränsle ur havsvatten
Koldioxid är inte bara ett klimatproblem i luften; även vatten tar upp kol.
Koncentrationen av koldioxid är faktiskt 125 gånger högre i vatten än i luft.
En internationell forskargrupp har nu kommit fram till hur man kan filtrera ut koldioxid ur havsvatten och sedan använda kolet för att framställa flygbränsle utan olja.
Forskare vill använda en flytande solcellsanläggning med en diameter på 100 meter för att utvinna flygbränsle ur havsvatten.
Energin till processen ska komma från stora solcellsanläggningar med en diameter på 100 meter, så kallade solfarmar som flyter på öppet hav.
Solfarmarna utnyttjar tre olika tekniker. Först klyver elektrolysceller vattenmolekyler och bildar väte. Ett filter delar sedan upp havsvattnet i basiskt och surt vatten.
I det sura vattnet omvandlas koldioxid till gasbubblor, som i läsk, och kan samlas in. Slutligen leds vätet och koldioxiden genom en reaktor där ämnena reagerar och bildar metanol, som kan användas som bränsle.
Restprodukten är vanligt koldioxidfritt vatten som kan släppas ut i havet.
Olja från alger ska användas i jetmotorer
Genom fotosyntes omvandlar alger solljus till energi som lagras i lipider, ett slags fettämne.
Lipider består av bland annat fettsyror, som innehåller olja som kan användas vid framställning av flygbränsle.
En vanlig metod för utvinning av algers olja är att torka dem i en ugn, mala dem och blanda pulvret med metanol och kloroform. Metoden är dock väldigt energikrävande.
Nu har forskare vid University of Utah i USA uppfunnit en ny teknik
En ström av alger sprutas under högt tryck in i en kammare, där den möter en kraftig stråle av lösningsmedlet hexan.
I mötet mellan vätskorna slits algernas celler sönder, varefter lipiderna binder till hexanet.
Sedan kan lipiderna utvinnas i form av en svart, trögflytande olja som kan raffineras till flygbränsle.