Ny teknologi giver CO₂-negativ brintproduktion fra biogas

I 2025 skal Danmarks første test-skalaanlæg til produktion af brint gennem katalytisk pyrolyse af biogas stå klar ved Aarhus Universitets forskningscenter i Foulum. Det står klart, efter et nyt forskningsprojekt netop har modtaget støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond.

Ifølge forskere er det nødvendigt at tage teknologien CO₂-fangst og -lagring (CCS) i brug, hvis det skal være muligt at nå Parisaftalens mål om at begrænse den globale temperaturstigning med 1,5 grader. Her kommer produktion af brint i spil.

Hvad er CO₂-fangst og -lagring? Som navnet indikerer, er fangst, lagring og anvendelse af CO₂ (forkortet CCU eller CCUS) en proces, hvor man opsamler kuldioxid (CO₂), for eksempel fra røgen fra kraftvarmeværker eller ved katalytisk pyrolyse af naturgas. Det er dermed en måde, hvorpå man kan reducere drivhusgasudledningerne. En form for lagring er geologisk CO₂-lagring (CCS), hvor CO₂ lagres fysisk i underjordiske hulrum eller som kemiske forbindelser. CCUS gør det også muligt at konvertere den indfangede CO₂ til kemikalier eller grønne brændstoffer. Denne proces kaldes Power-to-X (PtX).

Der findes i forvejen flere teknologier til at producere CO₂-neutral brint, men der skal mere til end bare at være CO₂-neutral, mener Patrick Biller, der er lektor på Institut for Bio- og Kemiteknologi, og som leder det nye projekt.

Læs også: Hvad er klima og klimaforandringer? Her er alt du bør vide

Producerer brint på biogas og fjerner samtidig CO₂

Brint kan produceres på mange forskellige måder. Tre procent af verdens CO₂-udledninger stammer fra produktionen af såkaldt grå brint, der er udvundet af naturgas. 95 procent af den samlede produktion af brint sker via denne metode.

Grøn brint er et CO₂-neutralt alternativ, hvor strøm og vand laves om til brint gennem elektrolyse. Grøn brint kan dog i bedste fald kun være CO₂-neutral, hvis elektriciteten kommer fra vedvarende energi. Teknologien kan aldrig være CO₂-negativ.

Turkis brint er en tredje produktionsmetode, der også involverer produktion af brint fra naturgas, men hvor kulstoffet omdannes til fast form via pyrolyse. Da kulstoffet ikke udledes i atmosfæren, er turkis brint også CO₂-neutral.

Forskellige typer af brintproduktion Grøn brint produceres med vedvarende energi og elektricitet via elektrolyse af vand Turkis brint produceres med ustabil lagring af brint eller termisk spaltning af metan gennem metanpyrolyse Blå brint produceres ved opvarmning af naturgas (metan) med damp, så metanmolekylet splittes i brint og CO2. Grå brint produceres ligesom blå brint, men CO2’en fanges ikke og frigives i stedet til atmosfæren. Brun brint er lavet af brunkul og sort brint er lavet af stenkul, hvor CO2-rige materialer omdannes til brint og CO2. Lilla, pink eller rød brint produceres med kernekraft og uden brug af elektrolyse af vand Gul brint er brint, som er fremstillet ved hjælp af elektrolyse ved hjælp af solenergi. Guld brint er brint, der forekommer naturligt dybt inde i jordskorpen Hvid brint er naturligt forekommende brint, der findes i underjordiske lagre og udvindes ved fracking.

Patrick Billers forskningsprojekt går ud på at designe og videreudvikle en turkis brintproduktion, der anvender biogas i stedet for naturgas. Og det har den fordel, at produktionen kan være ikke kun CO₂-neutral, men også CO₂-negativ.

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

Læs også: Greentech: Disse grønne teknologier skal løse klimaproblemerne

Skal designe og udvikle eget system

Patrick Biller og hans forskningshold skal nu, efter at have modtaget bevillingen, bruge de næste år på at udvikle og designe den nye teknologi, der kan trække kulstof fra atmosfæren via fotosyntese og omdanne det til fast form, samtidig med der produceres energieffektiv brint. Men det er dog ikke ligetil.

”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 1 200 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.

De store reduceringer i temperaturerne ventes at betyde, at der kan produceres brint for cirka en femtedel af den mængde energi, som i dag benyttes til grøn brintproduktion.

Læs også: Nyheder om klima og grøn teknologi