DTU-forskere omdanner biogas direkte til naturgas
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

DTU-forskere omdanner biogas direkte til naturgas

Forsøgsopstillingen, som DTU har brugt til at dokumentere, at CO2 i kombination med vand, omdannes direkte til metan via en nikkelkatode. Processen er ved at blive patenteret, og DTU er allerede i tæt kontakt med store industrivirksomheder om den videre udvikling og opskalering Illustration: DTU

Gas taget direkte fra et af landets mange biogasanlæg er grundlæggende en beskidt affære. Foruden den vigtige metan (50-80 procent), består gassen af CO2 (20-50 procent) og mindre dele af forskellige svovlbrinter og andre urenheder.

Så hvis den bæredygtige biogas i dag skal omdannes til naturgas, så koster det på energiregningen at fjerne CO2’en, som skal helt ned omkring én procent for at matche naturgas.

Læs også: Eksperter er enige: Forgasning er vejen til grøn transport - men det er op ad bakke

Dette er traditionelt sket ved at fjerne CO2’en eller i visse tilfælde tilsætte brint til processen, som så har reageret med CO2 og dermed dannet metan. Det betyder altså, at der skal tilføres brint udefra, som for eksempel kan fremstilles ved at spalte vand via elektrolyse eller ved at få brinten fra et traditionelt fossilt raffinaderi.

Dermed bliver processen: 4H2+CO2=>CH4+2H2O

Direkte omdannelse

Men nu har forskere ved Institut for Energikonvertering og -lagring på DTU Energi, udviklet en metode, hvor CO2 med tilsætning af vand, kan omdannes direkte til metan. Processen kræver 10-20 procent mindre energi end hidtil kendte metoder.

Læs også: Gasnettet kan være grønt i 2035 – men prisen står i vejen

Det forklarer professor Niels J. Bjerrum:

»Vi bruger en teknologi som kaldes for Co-elektrolyse, hvor hele processen sker under højt tryk og temperatur og i et hug uden at have brinten som mellemled,« siger han. Den nye metode er netop nu ved at blive patenteret.

Den nye reaktionsligning hedder: 2H2O + CO2 -> CH4 + 2O2

Læs også: Mere end halvdelen af vores husholdningsaffald skal genanvendes i 2035

Nøglen til den nye metode ligger i at bruge en katode af nikkel i processen. Det er der godt nok også andre forskere, der tidligere har forsøgt sig med:

»Men kun ved relativt lave temperaturern og så har nikkelkatoderne en tendens til at danne rent brint på overfladen. Derfor har forskerne forsøgt sig med for eksempel kobberkatoder, som er i stand til at danne metan direkte. Men den type katoder er slet ikke så effektive som nikkelkatoder,« fortæller han.

Læs også: Biogas forgylder otte fynske kommuner: Nyt, grønt industrieventyr på vej

Op med tryk og temperatur

Løsningen blev at øge tryk og temperatur i processen og på den måde at bevare de effektive nikkelkatoder, men undgå brintdannelsen:

»Og så forsvinder bivirkningerne med brint, og man kan meget effektivt lave metan direkte,« siger Niels J. Bjerrum, som også regner med, at processen kan bruges til at omdanne CO2 fra de steder, hvor man indfanger CO2 – kaldet Carbon Capture – til at omdanne det til metan:

»I dag overvejer man at pumpe CO2 ned i undergrunden, men med den nye teknologi vil man ved hjælp af elektrolyse og energi fra vedvarende energikilder kunne lave det om til brugbar naturgas. Det er godt for både naturen og økonomien,« siger han.

Læs også: Ørsteds første Renescience-anlæg forsinket

Lige nu er DTU i gang med at udvikle processen, så den kan opskaleres. Sideløbende er forskerne i kontakt med mulige samarbejdspartnere fra brancher som olie- og gasproducenter, kraftværker og cementproducenter.

Jeg tænker da også at det vil være interessant at vide, hvorledes ilten trækkes ud?

"Den nye reaktionsligning hedder: 2H2O + CO2 -> CH4 + 2O2" ... som foregår under høj temperatur og tryk? Det lyder umiddelbart som en invitation til ballade :-)

Når dét så er sagt, så kunne det da være interessant at vide om denne metode kunne bruges til fabrikation af raketbrændstof på Mars - bortset fra det lille aber dabei med manglen på vand ...

  • 2
  • 1

"Med et nyt patent er det muligt at omdanne CO2 i biogas direkte til metan..."

Jeg har aldrig før hørt, at et dokument kan omdanne CO2.

Hilsen fra sprogpedanten.

  • 2
  • 6

Forskerne anvender en fast oxid elektrolyse celle (eng: solid oxide electrolyzer cell) hvor ilten transporteres gennem en membran som ilt-ioner og dermed bliver adskilt fra biogas/metan gassen.


Hvilken brændværdi har ilt egentlig. Normalt opgør vi brændværdi ved at lade et brændstof reagere med ilt. Men man kunne jo også lade ilt reagere med et brændstof?
Sender du en stråle af ilt ind i en "brændbar" gas får du samme resultat som ved at gøre det omvendt.
Det har derfor altid undret mig, at ilten ved elektrolyse af vand ikke indgår i ligningen.

  • 1
  • 7

Det lyder nærmest som om, det er lykkedes professor Bjerrum at opfinde en evighedsmaskine, lige bortset fra, at det er en ret energiintensiv proces at fiske kuldioxid ud af skorstensrøg. Jvfr.

”Ingeniøren” torsdag 28. juni 2007, en artikel af Thomas Djursing, i hvilken det oplyses at forsøgene på at nedbringe processens energiforbrug ”Halter gevaldigt” (http://ing.dk/artikel/79628?highlight=Thom...). Det oplyses dog, at der er lykkedes at komme ned på et energiforbrug på 3,7 GJ per ton produceret CO2."

3,7 GJ/ton kuldioxid svarer til 35% af kullenes brændværdi.

Så må jeg foreslå "Ingeniøren" og diverse bevilgende myndigheder, at ingen omtale eller finansiering af energiprojekter kan finde sted før der foreligger en energibalance godkendt af en kompetent thermodynamiker.

Enhver- utvivlsomt også professor Bjerrum, der har hørt efter i sin skoletids fysik- og kemiundervisning , ved, at processen 2H2O + CO2 -> CH4 + 2O2 kun kan gennemføres ved en energitilførsel udefra.

Hvorfor har "Ingeniøren" ikke bedt professor Bjerrum oplyse, hvor meget energi, der skal tilføres processen IALT og hvordan denne energimængde forholder sig til energiindholdet i den dannede kuldioxid?

  • 2
  • 6

Er/ bliver der ved denne proces mon ikke mulighed for at oplagre overskuds vindenergi ifm med CO 2 depoter , som man så skal pålægge
etableret ved almindelige forbrændingsanlæg! Samme forbrændingsanlæg kan f.eks. så få brændselstilskud fra metan lageret, som fremkommer i overskudstider. Naturligvis under forudsætning af, at det er/ bliver økonomisk..

  • 0
  • 0

Ville man anvende Elon Musks batterier svarende til dem han har leveret til Sydaustralien skulle man bruge 9000 stk for at udglatte den danske vindstrøm over året 2017. Pris 375 milliarder €.
Se min analyse af dansk vindenergi 2017 på www.reo.dk /udgivelser.

Økonomisk? Det har den danske elsektor ikke været siden Svend Auken og konsorter indledte deres felttog mod den for 20-30 år siden. Det er beklageligt for økonomi betyder at holde hus med det, der er mangel på.

  • 0
  • 8

Det er velkendt at CO2 kan omdannet til CH4 ved tilsætning af passende mængder H2.

Reaktionsskemaet er følgende: 4H2 + CO2 --> CH4 + 2H2O.

Denne proces kan udføres af traditionelle katalysatorer fra fx Topsøe:

http://www.biopress.dk/projekter/emneopdel...

Man kan også anvende bakterier som allerede findes i en biogasreaktor. Man kan faktisk tilsætte H2 sammen med biogas (CH4/CO2 blanding) og få omdannet en del CO2 til CH4 . Populært sagt fodrer man methanotrofe bakterier med H2. Der er udfordringer ved at gøre dette men der forskes i det det.

http://biocat-project.com/wp-content/uploa...

Den er beskrevne proces 2H20 + CO2 --> CH4 + 2O2 er jo interessant - 20% bedre effektivitet er meget. Håber at det kan opskaleres.

Spørgsmål.
-Hvor følsom er den anvendte membran i forhold til forurening med fx H2S og NH3 som jo findes i biogas.
-Hvor høj tryk og temperatur arbejder man med og i hvilket omfang kan man anvende fx direkte solvarme (CSP) som delvis energikilde?

  • 2
  • 0

Som én af de medvirkende i projektet må jeg vist lige prøve at sætte nogle ting på plads:

Der er tale om en elektrolytisk proces, hvor de to elektrodekamre er adskilt af en "membran" , som her er en helt ny type protonledende elektrolyt. Der er således IKKE tale om en Solid oxide celle. Det ene kammer fødes med damp og der dannes ilt, medens det andet kammer fødes med CO2, og der dannes methan (samt lidt vanddamp). Ilten og methanen er altså adskilt fra starten.
Dette svarer fuldstændig til hvad der i forvejen kendes fra almindelig vandelektrolyse (til lagring af energi i form af brint) hvor man også adskiller ilten og brinten ved at de dannes på hver sin side af membranen.
Med hensyn til thermodynamikken så "bruger" processen naturligvis energi - det er jo netop derfor den kan bruges til at lagre overkudselektricitet! Udover den thermodynamisk nødvendige energi (som er dét der lagres), er der selvfølgelig et energitab - og her er det at vores fremtidige arbejde vil handle om at udvikle processen, således at dette bliver så småt som muligt.
Man kan sige at processen kan lagre overskudsstrøm som methan fremfor som brint. Brint er ikke altid et hensigtsmæssigt brændsel, og der er derfor et behov for alternativer. Derudover genanvender den CO2 i modsætning til den almindelige vandelektrolyse, hvor der kun tilføres vand eller vanddamp.

  • 1
  • 0