211service.com
Gør naturgas grøn
Kul kan være den beskidte mand i energiverdenen, men det er ikke det eneste fossile brændstof, der forsøger at rydde op i sin handling. En canadisk startup siger, at den har udviklet en måde at fjerne kulstof fra metan, hvilket resulterer i hydrogenberiget naturgas, der brænder renere og mere effektivt.
Grøn gas: Atlantic Hydrogens plasmareaktor (vist her) adskiller brint og fast kulstof fra en naturgasstrøm ved hjælp af pulserende elektriske ladninger.
Atlantisk brint , baseret i den canadiske provins New Brunswick, satser på, at dens grønnere naturgas vil appellere til forsyningsselskaber og industrikunder, der ønsker at reducere drivhusgasemissioner under et forestående cap-and-trade-regime. Men en ekstra økonomisk fordel ville komme fra det pulveragtige kulsort der udvindes fra gasstrømmen. Hvis vi kan få en værdi for kulstoffet, der endda er i tusindvis af dollars per ton, så har vi en meget overbevisende økonomisk model, siger David Wagner, præsident for det syv år gamle selskab.
Carbon black bruges som pigment i blæk og plast og til at forstærke gummiprodukter, såsom dæk og industristærke slanger. Det er typisk lavet ved delvist at forbrænde tung olie over en høj flamme og frafiltrere kulstofpartiklerne i den resulterende sorte røg. Denne proces udleder i gennemsnit anslået 2,4 tons kuldioxid pr. ton kulsort.
Atlantic Hydrogen fortæller, at den kan producere højrent kønrøg med en brøkdel af emissionerne og samtidig delvist reducere kulstofindholdet i naturgassen. Tilgangen, som virksomheden kalder kulstoffangst og -udnyttelse, bruger mindre energi, end der typisk er forbundet med kulstoffangst og -lagringsteknologier.
Hjertet i dens tilgang er et plasmareaktorsystem, som virksomheden kalder CarbonSaver; den opererer ved mellem 1.500 og 2.500 °C og kan placeres på forskellige punkter langs en rørledning: ved kompressorstationer, ved underjordiske lagerpladser, ved byportene, der bringer gas til boliger og virksomheder, og ved kraftværker og industrianlæg, der modtager naturgas.
Inde i reaktoren pulserer en proprietær plasmabrænder en ladning, mens naturgassen strømmer igennem, adskiller brint fra metanen og forvandler kulstoffet til et fast stof, der ligner fotokopimaskinetoner. Brinten genforenes og bindes til metanstrømmen, hvilket resulterer i den berigede naturgas. Processen kan indstilles til at blande en blanding på 10 til 20 procent af brint – mere, og naturgassen er i fare for at få rørledninger og udstyr til at blive sprøde og ustabile.
Et tre-årigt, $5,7 millioner pilotprojekt afsluttet i marts leverede 75 kilowatt strøm, hvilket viste lovende resultater. Systemet producerede omkring 25 kubikmeter naturgas i timen med en 10 procent blanding af brint. Test viste, at den brugte motor fungerede 5 procent mere effektivt, og at CO2-udledningen faldt med 7 procent. Det øgede brintindhold i naturgassen førte til en mere fuldstændig forbrænding, hvilket reducerede nitrogenoxider. Atlantic Hydrogen ser potentialet til at reducere nitrogenoxider med mere end 50 procent.
Atlantic Hydrogen arbejder nu med Canadas største naturgasproducent, Calgary-baseret EnCana Corp , på et opskaleret system, der kan fungere ved højere tryk. Det har allerede vist, at systemet kan fungere med 150 pund pr. kvadrattomme med potentiale til at gå meget højere. EnCana har allerede forpligtet $3 millioner til projektet. De har haft stor succes med at komme op til det driftstryk, vi ville have brug for i vores feltapplikationer, siger Larry Weiers, EnCanas vicepræsident for energiteknologi og forskning. Vores forventning er, at denne brintberigede naturgas vil være et premiumprodukt, lidt ligesom premiumbenzin.
Nogle er dog ikke overbevist om, at processen har ben. Ekspert i kulstoffangst David Keith , en professor i kemi- og petroleumsteknik ved University of Calgary, siger, at den brintberigede naturgas vil være mindre energitæt på grund af forfangningen af kulstoffet. Du smider halvdelen af energien væk i kulstoffet, så jeg tror aldrig, det vil have bred anvendelse, siger han.
Men Weiers hævder, at reduktionen i energitæthed delvist opvejes af effektivitetsgevinster under forbrænding - det vil sige, at brinten muliggør en mere fuldstændig forbrænding af gassen. Og selvom driften af CarbonSaver kræver elektricitet, har forbedringer af plasmabrænderen gjort processen konkurrencedygtig med den energi, der kræves til dampmetanreformering, som producerer omkring 95 procent af den brint, der bruges i dag i USA og frigiver omkring otte tons CO2 for hvert ton produceret brint.
Forskellen med os er, at vi ikke frigiver CO2 fra vores proces, siger Wagner og tilføjer, at fordelene ved processen er tydelige, når man ser på livscyklus-emissioner.
Felipe Chibante , direktør for det anvendte nanoteknologiske laboratorium ved University of New Brunswick, har fået til opgave at analysere de fysiske egenskaber af carbon black, der kommer ud af plasmareaktoren. Han siger, at produktionen og slutbrugen af carbon black er det, der gør Atlantic Hydrogens proces mest overbevisende sammenlignet med andre carbon-reducerende tilgange. Dit valg er at betale nogen for at fjerne CO2 og begrave det og miste den værdi, eller tage det kulstof til at lave et produkt. Det, du gør, er at fortrænge det [konventionelt producerede] kulsorte produkt, der skaber CO2.
Chibante og hans forskerhold arbejder med kulsort maker Columbianske kemikalier at identificere et marked for Atlantic Hydrogens kulstof, som har meget interessante kulstof-nanostrukturer, som vi bare ikke ser fra industriel produktion, siger han. En tidlig undersøgelse viser, at materialet har et stort overfladeareal og tynde kyllingetrådsstrukturer kaldet grafenstakke, hvilket gør det potentielt ideelt til produktion af højtydende batterier og ultrakondensatorer og til strukturelt forstærkede produkter.