Hvad er CO2-fangst, og hvordan virker det?

CO₂’s indvirkning på den globale opvarmning er veldokumenteret. For at vi kan overholde målet om at nedbringe de danske emissioner af CO₂ med 70 % frem til 2030, vil CO₂-fangst i de kommende år blive en vigtig teknologi. CO₂-fangst, eller carbon capture, dækker over en række metoder til at opsamle CO₂ – direkte fra forbrændingsprocesser eller fra atmosfæren. Den opsamlede CO₂ skal enten lagres i undergrunden eller anvendes som 'råmateriale' for nye brændstoffer. 

Teknologier til CO₂-fangst

Der findes en lang række teknologier til CO₂-fangst, og de har alle hver deres styrker i forskellige anvendelsesområder. En oversigt over et udvalg af teknologier er præsenteret i Figur 1 herunder.

En af de mest anvendte principper er kemisk absorption ved hjælp af et scrubber/stripper-setup. Denne proces er velkendt og har i flere industrier været brugt længe, fx til opgradering af naturgas. 

CO₂-fangst via scrubber/stripper-princippet

I scrubberen 'vaskes' røggassen med en solventrig blanding, hvor CO₂ bindes til solventen. Afhængig af solventen renses røggassen for 90 til 99 % af CO₂’en, og den rene røggas slippes fra scrubberen fri til atmosfæren. Solventen, der nu er rig på CO₂, pumpes til en stripper, hvor der tilføres energi, fx via damp, og CO₂’en desorberes eller 'koges af'. CO₂’en fra stripperen kan derefter komprimeres og sendes videre til lagring eller anden anvendelse. 

Figur 2 viser en principskitse over scrubber/stripper-processen. Solventen kan bestå af forskellige stoffer, hvor forskellige typer aminer er blandt de hyppigst anvendte. Det kan være primæraminer som monoethanolamin, sekundæraminer som diethanolamin eller specielt designede aminer, som forskellige leverandører har patenteret. 

Scrubber/stripper-processen er egnet til store energiproducerende punktudledere som kraftværker. I Danmark er specielt de mange affaldsværker og det meget udbyggede fjernvarmenet ideelt til denne type CO₂-fangst, da der kræves køling af røggassen inden scrubberen, og da denne køling allerede er implementeret på de fleste danske affaldsforbrændingsanlæg i form af varmevekslere.

Der skal bruges store mængder varme til at frigive CO₂’en igen i stripperen, men denne varme kan på affaldsforbrændingsanlæggene trækkes tilbage ved hjælp af varmepumper i CO₂-komprimeringsfasen og fødes ind i fjernvarmenettet. Det betyder, at affaldsværker energimæssigt næsten går op, da den lavere elproduktion går op med en højere varmeproduktion. Da affaldsværker desuden har en biogen og en fossil andel af CO₂, vil CO₂-fangst på et sådant værk skabe en CO₂-negativ energiproduktion. 

Nedbrydningsprodukter og potentielle emissioner til atmosfæren

En ulempe ved CO₂-fangst ved hjælp af aminer er, at røggassen, der skal renses for CO₂, skal være renset for bl.a. partikler, SO_x og NO_x. Forekomster af disse stoffer kan nemlig sænke effektiviteten af processen, samtidig med at de kan degradere solventen, der bruges til at binde CO₂. Stofferne kan desuden medvirke til dannelse af sundhedsskadelige stoffer som fx nitroasaminer. Herudover har visse typer solventer en korrosiv effekt, hvilket skal tages med i overvejelserne ved etablering af et solvent absorptionsanlæg.

Andre teknologier til CO₂-fangst

Amin-processen er den bedst kendte og mest velafprøvede teknik til CO₂-fangst, men en lang række andre CO₂-fangstprincipper er under udvikling. Disse metoder vedrører blandt andet adsorption på faste materialer, kryogen-CO₂-separation, calcium-looping, oxyfuel-forbrænding, fjernelse af kulstof inden forbrænding, f.eks. ved gasificering, og Direct Air Capture (DAC), hvor CO₂ trækkes direkte ud af luften. 

Hvor kryogen CO₂-separation og adsorption/absorptionsprocesser, som vist i figur 1, er post-forbrændingsprocesser, der passer til større punktudledere af CO₂, så er oxyfuel-forbrænding og gasificering begge metoder, der kan fjerne CO₂ inden forbrænding af et brændstof. Ved oxyfuel-forbrænding brændes et brændstof med ren ilt i modsætning til atmosfærisk luft. Det har den fordel, at der kun udledes CO₂ og H₂O fra forbrænding og evt. små mængder NO_x og SO_x. H₂O kan kondenseres ud, og ved komprimering af CO₂ vil NO_x og SO_x udfældes til hhv. salpetersyre og svovlsyre, hvis der er vand til stede. Ulempen ved oxyfuel-forbrænding er prisen og mængden af ren ilt til forbrænding, samt at det er meget dyrt at retrofitte anlæg til oxyfuel-forbrænding.

Direct Air Capture er en forholdsvist dyr proces, da der skal store mængder luft igennem systemet for at kunne fjerne CO₂ i mængder, der giver mening. Det skyldes, at koncentrationen af CO₂ i atmosfæren er meget lav (omkring 400 ppm) i forhold til punktudledere som f.eks. kraftværker, hvor CO₂-koncentrationen i røggassen typisk er mellem 5 og 10 vol-%. Det kan dog sagtens blive en nødvendighed at investere i Direct Air Capture, hvis vi skal nå målene om at dæmpe temperaturstigningerne i atmosfæren, da dette vil kræve, at vi både stopper udledningen til og niveauet af CO₂ i atmosfæren. Direct Air Capture er en teknologi, der med fordel vil kunne kombineres med forskellige typer af vedvarende energi for at kunne bruge strømmen på tidspunkter, hvor der er overproduktion af el. 

Projektet 'Emissioner i den grønne omstilling'

I resultatkontraktprojektet 'Emissioner i den grønne omstilling' har FORCE Technology fokus på udledninger fra netop CO₂-fangstanlæg. Formålet med dette projekt er at udvikle serviceydelser til brug for dokumentation og reduktion af emissioner fra fremtidens nye grønne teknologier. Projektet handler bl.a. om at blive i stand til at forudsige og dokumentere emissioner fra CO₂-fangst ved hjælp af simulering og måling.