Direkte luftfangst: Hvordan en neste‑generasjonsreaktor kan oppnå bred adopsjon

Et team av innovative ingeniører fra Rice University har oppnådd en viktig milepæl i karbonfangstindustrien med sin siste utvikling som kan revolusjonere markedet. Forskerne klarte å lage en elektro‑kjemisk reaktor som kan forbedre karbonfangst fra atmosfæren med enestående effektivitet og uten skadelige biprodukter. Slik kan denne nye metoden for direkte luftfangst bringe verden ett skritt nærmere å oppnå netto‑null karbonutslipp i fremtiden.

Utslipp når nye høyder og forårsaker klimakatastrofer

En rapport publisert i BioScience som studerer den nåværende klimatilstanden fant at verden er “på randen av en irreversibel klimakatastrofe.” Den samme studien viste at utslipp fra fossilt brensel har økt til et historisk maksimum. Denne veksten ble understreket av at de tre varmeste dagene noensinne inntraff i juli 2024. I tillegg nådde havoverflatetemperaturene nye rekorder i 2024 i flere regioner.

Alle disse klimadataene peker på den ubestridelige fakta at det er på tide for regjeringer å ta initiativet. Heldigvis finnes det flere tilnærminger de kan velge. Å fremme bærekraft og fornybarhet er kjernen i denne tilnærmingen. Fra å presse på for flere el‑biler og alternative energikilder til å beskatte sløsende produsenter, finnes det løsninger som er verdt å følge.

Det er bemerkelsesverdig at det ikke finnes én enkelt løsning som kan løse dette problemet. Folk må endre vanene sine i takt med teknologiske fremskritt for å oppnå suksess. En slik teknologi, karbonfangst, -bruk og -lagring (CCUS), anses som en av de beste måtene å bidra til å nå disse målene.

Direkte luftfangst – nåværende metoder

Reduksjon av karbonutslipp er en prioritet for miljøforkjempere globalt. Direkte luftfangst er spesielt den mest populære metoden for å fjerne CO₂ fra atmosfæren. Det finnes flere måter denne prosessen kan settes i gang på. Imidlertid krever de alle bruk av farlige kjemikalier som etterlater biprodukter, eller så kreves en enorm mengde energi for å fullføre ekstraksjonsprosessen.

De mest populære metodene bruker kjemikalier for å binde karbon‑ og oksygenatomer i gassmolekylene til andre forbindelser i spesialutvalgte væsker. CO₂ introduseres via en blandet gassstrøm med varierende konsentrasjoner for å fange oksygenmolekylene i væsken. Når CO₂ er fanget i løsningene, begynner ekstraksjonsprosessen.

Ekstraksjonsprosessen er den mest energikrevende delen av prosedyren. Avhengig av gassalternativene kan den kreve flere trinn og høyt spesialiserte anlegg. De vanligste metodene for å trekke CO₂ fra løsningsmidlene involverer varme, kjemiske reaksjoner eller elektro‑kjemiske prosesser. I tillegg bestemmer typen løsningsmiddel intensiteten og effektiviteten til denne tilnærmingen.

Aminebasserte sorbenter

Den mest populære løsningen som brukes for karbonfangst er aminebasserte sorbenter. Denne løsningen er effektiv til å fange CO₂ uten å bruke mye energi. Imidlertid er løsningen ustabil og giftig, noe som medfører ekstra risiko og lagringskostnader etter prosessen.

Natrium‑ og kaliumhydroksid

Forskere har også introdusert en mindre giftig tilnærming som bruker natrium‑ eller kaliumhydroksid som fangstløsningsmiddel. Denne strategien gir solide bindinger mellom CO₂‑ og løsningsmidlets atomer. Problemet er at bindingene er så sterke at de krever en enorm mengde varme for å brytes, noe som frigjør karbonen. Dermed er denne metoden kostbar og krever mye spesialutstyr.

Studie av PSE‑reaktor for direkte luftfangst

Etter å ha erkjent begrensningene ved disse teknologiene og det klare behovet for en mer bærekraftig og lettere integrerbar løsning, begynte ingeniører ved RICE University å utvikle den første direkte luftfangst‑enheten som fungerer ved romtemperatur. Teamet publiserte sine funn i Nature Energy.

Rapporten introduserer PSE‑reaktoren (Porøs fast elektrolytt). Denne elektro‑kjemiske regenerasjonsenheten benytter elektrisk energi for å skille karbon fra luften i stedet for varme eller andre dyrere metoder. Den beskrevne reaktoren integrerer et lag med porøs fast elektrolytt, som gjør det mulig for forskerne å optimalisere de elektriske innputtene. Disse innputtene styrer ionebevegelse og massetransport, og driver CO₂‑molekylene bort ved hjelp av strøm i stedet for kjemikalier.

Testresultater for PSE‑reaktor for direkte luftfangst

Reaktoren demonstrerte vellykket at den kan fjerne CO₂ uten behov for varme. Den modulære strukturen med tre kamre gjør at reaktoren kan separere alkalisk absorpsjonsmiddel i ett kammer og høy‑ren CO₂ i et annet. Teamet fant at reaktoren kunne selektivt splitte NaHCO₃/Na₂CO₃‑løsninger med 90 % fangstkapasitet. Imponerende nok krevde reaktoren kun en minimal mengde energi og viste seg å være robust på tvers av ulike blandinger.

Hydrogengenerering

Rapporten fant også at prosessen kan brukes til å ko‑generere hydrogen. Hydrogen som drivstoff brukes allerede til å drive en rekke enheter, varme opp boliger og mer. Hydrogenbrenselceller kan på en ren og effektiv måte produsere elektrisitet. Det er fornuftig å inkludere dem i teamets overordnede mål om å løfte bærekraft til nye høyder.

Fordeler PSE‑reaktoren for direkte luftfangst gir til markedet

Denne forskningen gir mange fordeler. For det første bygger hele prosjektet på allerede tilgjengelige og testede teknologier. Denne strategien gjør satsingen mer praktisk. Det er enklere å integrere, trene nye brukere og innovere prosessen, ettersom produkter som hydrogenbrenselceller har vært kommersielt tilgjengelige i et tiår.

Kostnadseffektiv

En annen stor fordel med PSE‑reaktoren er dens lave drifts‑ og byggekostnader. Bedrifter kan spare penger ved å bruke denne tilnærmingen i stedet for varmeintensive eller sløsende alternativer. Derfor ser mange denne teknologien som et viktig steg mot å redusere prisen på karbonfangst.

Reduksjon av energibarrierer

En annen viktig fordel ved å senke energiforbruket er at det åpner teknologien for flere anvendelser og industrier. Rapporten fremhevet den lave energibruken, og demonstrerte at prosessen kan spare bedrifter betydelige kostnader i fremtiden.

Skalerbar

Skalerbarhet er en annen fordel som ikke kan overses. PSE‑reaktoren kan oppnå imponerende karbonfangstresultater uten å kreve massive investeringer i infrastruktur som dagens CO₂‑behandlingsanlegg. Dermed er denne løsningen bedre tilpasset dagens økonomi.

Ren

En av de største fordelene PSE‑reaktoren gir markedet er dens rene prosessering. Rapporten viste hvordan den kan separere CO₂ uten å etterlate noen avfallsbiprodukter. Disse resultatene viser at den nye metoden gir høy bærekraft.

Fleksibilitet

PSE‑reaktoren ble testet under ulike miljøforhold for å se hvordan ytelsen påvirkes. Reaktoren viste overlegen tilpasningsevne til ulike katode‑ og anodereaksjoner, noe som gjør den til den ideelle løsningen for direkte luftfangst av CO₂ i de fleste scenarier.

Integrasjon

Integrering av de fleste CO₂‑fangstmetoder er en tidkrevende prosess. Denne nye tilnærmingen vil redusere integreringstiden ved å eliminere behovet for varme eller kjemikalier. Den helelektriske generatoren er mye enklere å innføre i bedriftsystemer enn sine forgjengere, og åpner døren for høy adopsjonsrate.

Forskere

Forskerne ved Rice University, Xiao Zhang, Zhiwei Fang, Peng Zhu, Yang Xia og Haotian Wang, ledet prosjektet. Wang har spesielt arbeidet med dekarboniseringsprosesser i flere år. Nå har teamet som mål å utvide testingen for å se hvordan den håndterer industrielle skala‑operasjoner.

Bedrifter som kan ha nytte av forskningsstudien om direkte luftkarbonfangst

Karbonfangstmarkedet fortsetter å vokse, og interessen for selskaper som opererer i dette markedet har økt. Kombinasjonen av hyppigere naturkatastrofer og fornyet interesse fra lovgivere som ønsker å innføre miljøfokuserte lover som karbonavgift, har skapt unike muligheter for selskaper som er riktig posisjonert.

NET Power Inc

NPWR Prisdiagram

Det nordkarolinabaserte fornybare energiselskapet, NET Power Inc (NPWR ) ble grunnlagt i 2010 for å lage en elektrisk energiturbin som ikke produserte noen luftutslipp. Selskapet lyktes i oppdraget takket være støtte fra ulike strategiske investorer og forskere. I dag er det en av de ledende leverandørene av høy‑trykks superkritisk CO₂‑drevne turbiner.

Disse enhetene resirkulerer CO₂‑utslipp for å senke driftskostnadene og eliminere luftforurensning. Prosjektet har vært en stor suksess og blir av mange sett på som et avgjørende steg i forberedelsen til den økende elektriske etterspørselen AI‑systemer har på nettet.

NET Power Inc. støttes av Occidental, Baker Hughes (BKR ), Constellation og SK Group. Dette nettverket, i kombinasjon med selskapets innovative tilnærming til energiproduksjon, gjør NET Power Inc.-aksjen til et smart kjøp for tradere som søker tilgang til ren energisektor.

Aker Carbon Capture

Aker Carbon Capture er en ledende leverandør av kommersielle CO₂‑fangstenheter. Prosjektet ble lansert i august 2020 og er et datterselskap av investeringsselskapet Aker Horizons. Dette investeringsselskapet fokuserer på å lansere ren‑teknologiselskaper med potensial til å revolusjonere markedet.

Det er verdt å merke seg at Aker Carbon Capture har opplevd både oppturer og nedturer. Prosjektet ble tildelt de første karbonfangst‑ og lagringskravene for en sementfabrikk i verden. I august 2024 ble det det første selskapet som oppnådde en kontrakt om å designe og integrere et storskala karbonfangstanlegg for en tremasse‑ og papirfabrikk i USA.

Aker Carbon Capture‑aksjen, som kun er tilgjengelig OTC, har sett en jevn nedgang de siste årene. Imidlertid viste de nylige resultatene for tredje kvartal at selskapet har 4,5 milliarder NOK i kontanter og en solid egenkapital på 5,5 milliarder NOK.

Denne veksten ble drevet av et strategisk partnerskap med SLB, som resulterte i opprettelsen av SLB Capture. Analytikere ser dette partnerskapet som et «kjøp»-signal for ACC.OL, som er klokt posisjonert for vekst i karbonfangstøkonomien.

Forbedringer i teknologi for direkte luftfangst kan drive den grønne økonomien

Når du ser på fordelene med direkte luftkarbonfangst i kombinasjon med fornybar energi og praksiser, er det lett å forstå hvorfor mange mener dette er den beste tilnærmingen for å forhindre et klimakatastrofe. Denne nyeste forskningen videreutvikler CO₂‑fangstprosessen, og gjør det mulig å introdusere CO₂‑fangstenheter i en helt ny skala. Dermed er teknologien klar for neste testfase, etterfulgt av utrulling.

Lær om andre spennende miljøprosjekter i dag.

Studierreferanse:

^{1. Zhang, X., Fang, Z., Zhu, P., et al. (2025). Elektrokjemisk regenerering av høy‑ren CO₂ fra (bi)karbonater i en porøs fast elektrolytt‑reaktor for effektiv karbonfangst. Nature Energy, 10(1), 55–65. https://doi.org/10.1038/s41560-024-01654-z}