Direkte luftfangst: Hvordan en næste‑generations reaktor kan opnå bred anvendelse

Et team af innovative ingeniører fra Rice University har opnået en vigtig milepæl inden for kulstoffangstindustrien med deres seneste udvikling, der kan revolutionere markedet. Forskerne har med succes skabt en elektrokemisk reaktor, der kan forbedre kulstoffangst fra atmosfæren med uovertruffen effektivitet og uden skadelige biprodukter. Sådan kan denne nye metode til direkte luftfangst bringe verden et skridt tættere på at opnå netto‑nul CO₂‑udledning i fremtiden.

Udsendelser når nye højder, hvilket resulterer i klimakatastrofer

En rapport offentliggjort i BioScience, der studerer den aktuelle klimastatus, fandt, at verden er “på randen af en irreversibel klimakatastrofe.”  Den samme undersøgelse viste, at udledninger fra fossile brændstoffer er steget til et rekordhøjt niveau. Væksten blev understreget af, at de tre varmeste dage nogensinde fandt sted i juli 2024. Derudover nåede havoverfladetemperaturerne nye rekorder i 2024 i flere regioner.

Alle disse klimadata peger på den ubestridelige kendsgerning, at det er på tide, at regeringer tager initiativet. Heldigvis har de flere tilgange som muligheder. At fremme bæredygtighed og vedvarende energi er kernen i denne tilgang. Fra at presse på for flere el‑biler og alternative energikilder til at beskatte spildende producenter, findes der løsninger, der er værd at følge.

Det skal bemærkes, at der ikke er én enkelt løsning, der kan løse dette problem. Folk vil skulle ændre deres vaner sammen med teknologiske fremskridt for at opnå sejr. En sådan teknologi, kulstoffangst, -udnyttelse og -lagring (CCUS), betragtes som en af de bedste måder at hjælpe med at nå disse mål.

Direkte luftfangst – aktuelle metoder

Reduktion af CO₂‑udledninger er en prioritet for miljøforkæmpere verden over. Især er direkte luftfangst den mest populære metode til at fjerne CO₂ fra atmosfæren. Der findes flere måder, hvorpå denne proces kan sættes i gang. Dog kræver de alle brug af farlige kemikalier, der efterlader biprodukter, eller der er behov for en enorm mængde energi for at fuldføre udvindingsprocessen.

De mest populære metoder anvender kemikalier til at binde kulstof‑ og oxygenatomer i gasmolekylerne til andre forbindelser i specifikt udvalgte væsker. CO₂ introduceres via en blandet gasstrøm med varierende koncentrationer og styrker for at fange dioxide‑molekylerne i væsken. Når de er indeholdt i opløsningerne, begynder CO₂‑udvindingsprocessen.

Udvindingsprocessen er den mest energi‑intensive del af proceduren. Afhængigt af gasvalgene kan den kræve flere trin og højt specialiserede anlæg. De mest almindelige metoder til at udvinde CO₂ fra opløsningsmidlerne involverer varme, kemiske reaktioner eller elektrokemiske processer. Desuden bestemmer typen af opløsningsmiddel intensiteten og effektiviteten af denne tilgang.

Aminebasserede sorbenter

Den mest populære løsning til kulstoffangst er aminebasserede sorbenter. Denne løsning er effektiv til at fange CO₂ uden at bruge meget energi. Dog er løsningen ustabil og giftig, hvilket medfører yderligere risici og lagringsomkostninger efter processen.

Natrium‑ og kaliumhydroxid

Forskere har også introduceret en mindre giftig tilgang, der anvender natrium‑ eller kaliumhydroxid som fangst‑opløsningsmiddel. Denne strategi skaber solide bindinger mellem CO₂ og opløsningsmidlets atomer. Problemet er, at bindingerne er så stærke, at de kræver en enorm mængde varme for at bryde dem og frigive kulstoffet. Derfor er denne metode dyr og kræver meget specialudstyr.

Studie af direkte luftfangst‑PSE‑reaktor

Efter at have erkendt begrænsningerne ved disse teknologier og den klare efterspørgsel efter en mere bæredygtig og lettere integrerbar løsning, gik ingeniører fra RICE University i gang med at skabe den første direkte luftfangst‑enhed ved stuetemperatur. Teamet offentliggjorde deres resultater i Nature Energy¹.

Kilde – RICE University

Rapporten introducerer PSE‑reaktoren (Porøs Fast Elektrolyt). Denne elektrokemiske regenereringsenhed benytter elektrisk energi til at adskille kulstof fra luften i stedet for varme eller andre dyrere metoder. Den beskrevne reaktor integrerer et lag af porøs fast elektrolyt, hvilket gør det muligt for forskerne at optimere de elektriske input. Disse input styrer ionbevægelse og masseoverførsel, og fører CO₂‑molekyler væk ved hjælp af strøm i stedet for kemikalier.

Testresultater for direkte luftfangst‑PSE‑reaktor

Reaktoren beviste med succes, at den kunne fjerne CO₂ uden behov for varme. Dens modulære tre‑kammerstruktur gør det muligt for reaktoren at adskille alkalisk absorber i den ene og høj‑ren CO₂ i den anden. Teamet fandt, at reaktoren selektivt kunne splitte NaHCO₃/Na₂CO₃‑opløsninger med 90 % fangstkapacitet. Imponerende krævede reaktoren kun en minimal mængde energi og viste sig at være robust på tværs af forskellige blandinger.

Hydrogenproduktion

Rapporten fandt også, at processen kan bruges til at ko‑generere hydrogen. Brint som brændstof anvendes allerede til at drive en række enheder, opvarme boliger og meget mere. Brændselsceller med hydrogen kan rent og effektivt producere elektricitet. Det giver mening at tilføje dem til teamets overordnede mål om at løfte bæredygtighed til nye højder.

Fordele ved den direkte luftfangst‑PSE‑reaktor på markedet

Denne forskning bringer mange fordele med sig. For det første bygger hele projektet på allerede tilgængelige og afprøvede teknologier. Denne strategi gør foretagendet mere praktisk. Det er lettere at integrere, træne nye brugere og innovere processen, da produkter som brint‑brændselsceller har været kommercielt tilgængelige i et årti.

Omkostningseffektiv

En anden stor fordel ved PSE‑reaktoren er dens lave drifts‑ og byggeomkostninger. Virksomheder kan spare penge ved at anvende denne tilgang i stedet for varmeintensive eller spildende alternativer. Derfor ser mange denne teknologi som et vigtigt skridt mod at reducere prisen på at fange emissioner.

Reduktion af energibarrierer

En anden væsentlig fordel ved at sænke energiforbruget er, at det åbner teknologien for flere anvendelser og industrier. Rapporten fremhævede processens lave energiforbrug, hvilket viser, at processen kan spare virksomheder betydelige omkostninger i fremtiden.

Skalerbar

Skalerbarhed er en anden fordel, der ikke kan overses. PSE‑reaktoren kan opnå imponerende kulstoffangstresultater uden at kræve en massiv investering i infrastruktur som nuværende CO₂‑behandlingsanlæg. Derfor er denne løsning bedre tilpasset nutidens økonomi.

Ren

En af de største fordele, som PSE‑reaktoren bringer til markedet, er dens rene behandlingskapacitet. Rapporten demonstrerede, hvordan den kan adskille CO₂ uden at efterlade nogen affaldsbiprodukter. Disse resultater viser, at den nye metode leverer høj bæredygtighed.

Fleksibilitet

PSE‑reaktoren blev testet under forskellige miljøforhold for at se, hvordan det påvirkede ydeevnen. Reaktoren viste sig at have overlegen tilpasningsevne til forskellige katode‑ og anodereaktioner, hvilket gør den til den ideelle løsning for CO₂‑direkte luftfangst i de fleste scenarier.

Integration

Integration af de fleste CO₂‑fangstmetoder er en tidskrævende proces. Denne nye tilgang vil reducere integrationstiden ved at fjerne behovet for varme eller kemikalier. Den fuldt elektriske generator er meget lettere at indføre i virksomhedssystemer end sine forgængere, hvilket åbner døren for høje adoptionsrater.

Forskere

Forskerne fra Rice University, Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia og Haotian Wang, ledede projektet. Det er bemærkelsesværdigt, at Wang har arbejdet med afkarboniseringsprocessen i flere år. Nu har teamet til hensigt at udvide deres testning for at se, hvordan den håndterer industrielle skalaoperationer.

Virksomheder, der kan drage fordel af forskningsstudiet om direkte luft‑kulstoffangst

Markedet for kulstoffangst fortsætter med at vokse, og interessen for virksomheder, der opererer inden for dette marked, er steget. Kombinationen af hyppigere naturkatastrofer og fornyet interesse fra lovgivere, der ønsker at indføre miljø‑centrerede love som CO₂‑afgift, har skabt unikke muligheder for virksomheder, der er korrekt positioneret.

NET Power Inc

NPWR Prisdiagram

Det i North Carolina baserede firma for vedvarende energi, NET Power Inc (NPWR ) blev grundlagt i 2010 for at skabe en elektrisk energiturbin, der ikke producerer luftemissioner. Virksomheden lykkedes i sin opgave takket være støtte fra forskellige strategiske investorer og forskere. I dag er den en af de førende leverandører af høj‑tryk superkritisk CO₂‑drevne turbiner.

Disse enheder recirkulerer CO₂‑emissioner for at sænke driftsomkostningerne og eliminere luftforurening. Projektet har været en stor succes og betragtes af mange som et afgørende skridt i forberedelsen på de stigende elektriske krav, som AI‑systemer stiller til nettet.

NET Power Inc. er støttet af Occidental, Baker Hughes (BKR ), Constellation og SK Group. Dette netværk, i samarbejde med deres innovative tilgang til energiproduktion, gør NET Power Inc.-aktien til en smart investering for handlende, der søger adgang til den rene energisektor.

Aker Carbon Capture

Aker Carbon Capture er en førende leverandør af kommercielle CO₂‑fangstapparater. Projektet blev lanceret i august 2020 og er et datterselskab af investeringsselskabet Aker Horizons. Dette investeringsfirma fokuserer på at lancere cleantech‑virksomheder med potentiale til at revolutionere markedet.

Det er bemærkelsesværdigt, at Aker Carbon Capture har oplevet både op- og nedture. Projektet blev tildelt de første kulstoffangst‑ og lagringsbegrænsninger for en cementfacilitet i verden. I august 2024 blev det den første virksomhed, der opnåede en kontrakt om at designe og integrere en stor‑skala kulstoffangstanlæg til en papir‑ og pulp‑facilitet i USA.

Aker Carbon Capture‑aktien, som kun er tilgængelig OTC, har oplevet et støt fald i de seneste år. Dog viste de seneste resultater for 3. kvartal, at virksomheden har 4,5 milliarder NOK i kontanter og en solid egenkapital på 5,5 milliarder NOK.

Denne vækst blev drevet af et strategisk partnerskab med SLB, hvilket resulterede i oprettelsen af SLB Capture. Analytikere ser dette partnerskab som et “køb”‑signal for ACC.OL, som er klogt positioneret til vækst i kulstoffangstøkonomien.

Forbedringer i direkte luftfangst‑teknologi kan drive den grønne økonomi

Når man ser på fordelene ved direkte luft‑kulstoffangst i kombination med vedvarende energikilder og -praksisser, er det let at forstå, hvorfor mange mener, at dette er den bedste tilgang til at forhindre et klimakatastrofe. Denne seneste forskning bringer CO₂‑fangstprocessen fremad, så det bliver muligt at introducere CO₂‑fangstenheder i en helt ny skala. Derfor er teknologien klar til næste trin i testning efterfulgt af implementering.

Lær om andre spændende miljøprojekter i dag. https://www.securities.io/sustainability/

Studierreference:

^{1. Zhang, X., Fang, Z., Zhu, P., et al. (2025). Elektrokemisk regenerering af høj‑ren CO₂ fra (bi)carbonater i en porøs fast elektrolytreaktor for effektiv kulstoffangst. Nature Energy, 10(1), 55–65. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01654-z}