Hantera metan – Från Bitcoin-gruvdrift till att tillverka hållbart flygbränsle

Omvandla metan från en klimatbomb till en resurs

Methane (CH₄), huvudkomponenten i naturgas, är en växthusgas (GHG) 28 × mer potent än CO₂. Således kan metanutsläpp påskynda den globala uppvärmningen på kort sikt. Den enda ”goda nyheten” är att den stannar i atmosfären i 12 år istället för århundraden som CO₂.

Men även när den slutligen förstörs i den övre atmosfären orsakar den fortfarande en växthuseffekt genom att omvandlas till CO₂.

Därför är metanutsläpp lika viktiga, om inte viktigare, än CO₂‑utsläpp när det gäller klimatet, vilket gör den till en av de viktigaste växthusgaserna.

Källa: EPA

Metan produceras från många källor, varav många är direkt kopplade till mänskliga aktiviteter.

Den första är fossila bränslen, där naturgasläckor är en primär källa, men även läckor från kolgruvor och oljereservoarer.

En annan källa är jordbruk, som sker när organiskt material jäser i frånvaro av syre. Detta sker främst i matsmältningssystemet hos idisslande djur som nötkreatur, får och getter (enterisk fermentation). Det kan också ske i översvämmade risfält och i alla staplar av organiskt material med dålig syretillförsel.

Slutligen är en stor källa deponier, som är fulla av begravt organiskt material som bryts ner till metan. Avloppsreningsverk är en liknande källa till organiskt material som skulle producera biogas om det lämnades åt sig.

Källa: EPA

Metan kan bli ett ännu större problem på grund av ”brandis”, en form av fast fryst metan (metanhydrater) som finns i djuphavet, samt metandepåer låsta i is i Arktis.

Klimateffekten kan destabilisera dessa naturliga metanreserver, vilket leder till fler utsläpp, mer uppvärmning, ytterligare destabilisering – en katastrofal återkopplingsslinga. Vi diskuterade detta ämne mer i detalj i “Managing Methane May Be Key to Meeting Climate Goals – Where Does it Come From and What Is Being Done About It?”.

Men det bör inte bara vara dystert. Metan är en värdefull energiresurs och en kraftfull källa till organiskt material som kan användas för industriella ändamål.

En ny metod som nyligen upptäckts kan till och med hjälpa till att omvandla metan från deponier till hållbart jetbränsle.

Från skräp till jetbränsle

Ett nyckelproblem med användning av biogas är att det kräver ett av två alternativ:

1. Bygga ett omfattande pipelinesystem för att transportera den till industri‑ och stadscentra för att ersätta naturgas från fossila bränslen.
2. Hitta ett sätt att använda den på plats.

Denna begränsning beror på att biogas är mycket flyktig och inte kan transporteras i sin form över långa avstånd. Det är en mycket annorlunda kolväte med längre kedjor (som olja) som är lätt att transportera i en tätare vätskeform.

Parallellt är vissa ekonomiska sektorer mycket svåra att avkarbonisera, som flygindustrin, som fortfarande är 100 % beroende av flytande kolväten för att tillhandahålla ett bränsle med tillräcklig energitäthet för att driva flygning.

Därför skulle det vara mycket logiskt att samla biogas från deponier och avloppsreningsverk och omvandla den till värdefullt jetbränsle.

Vi diskuterade biogas i detalj och hur den för närvarande används i vår artikel “Carbon Neutral Biogas – Top 5 Biomethane Stocks ”.

Plasma för jetbränsleproduktion

Forskare vid University of Sydney i Australien och Xi’an Jiaotong University i Kina har upptäckt ett sätt att förbättra en metod som utnyttjar metan, kallad atmosfärisk icke‑termisk plasma (NTP). En stor fördel med denna metod är att den kan ta CO₂ och metan och omvandla dem till användbara kolväten vid rumstemperatur, vilket kraftigt minskar kapitalbehovet och projektets komplexitet.

Problemet med NTP är att den bara kan producera mycket enkla kolväteföreningar som myrsyra (HCOOH), etanol (CH3CH2OH), isopropanol (CH3CHOHCH3) och ättiksyra (CH3COOH).

I en vetenskaplig publikation med titeln “Long-Chain Hydrocarbons from Nonthermal Plasma-Driven Biogas Upcycling”, publicerad i Journal of the American Chemical Society, meddelade forskarna att de lyckats generera mer komplexa kolväten med NTP‑metoden.

Källa: JACS

De upptäckte att när man använder NTP på en gasblandning rik på metan och låg på CO₂, innehåller slutresultatet mycket fler komplexa kolväten. Det ger också gasprodukter, främst syntesgas (H₂ och CO), samt flytande alkoholer och syror.

Syntesgas är den primära råvaran för nästan hela petrokemiska industrin. Syresatta produkter, såsom alkoholer och karboxylsyror, kan också omvandlas till mättade långkedjiga kolväten.

Källa: JACS

Så kan den största delen av metanen (biogasen) från deponier omvandlas till petrokemiska råvaror och flytande långkedjiga kolväten som används för att producera jetbränsle.

Effektiv och grön process

Körsbäret på kakan är att genom att kontrollera metankoncentrationen lyckades forskarna styra sammansättningen av slutprodukten.

Processen kan därför finjusteras ytterligare för att ge exakt det kolväte som behövs för att producera koldioxidneutralt jetbränsle från metanutsläpp.

Eftersom NTP skapar en plasma i atmosfäriska förhållanden krävs varken värme eller tryck. Detta minskar energibehovet drastiskt, vilket innebär att processen kan drivas helt av förnybara energikällor.

Slutet på metanavfall

Denna nya användning av plasma för att omvandla metan till jetbränsle är bara en av många innovationer som syftar till att utnyttja metan som tidigare gick förlorad.

Ett annat exempel på sådan innovation är hur avfallsmetan också används för att bryta Bitcoin. Detta är särskilt relevant för metan från källor som avlägsna oljeborrningar eller kolgruvor. Denna typ av metan flamberas vanligtvis, dess energi går förlorad och en stor del av metanet släpps ut i atmosfären utan att brännas.

Detta visar hur kortsiktiga kritiker av innovationer, såsom energiförbrukningen i Bitcoin och kryptovalutor, eller omöjligheten att göra jetbränsle ”grönt”, ofta är kortsiktiga och missar möjligheten till synergier mellan nya teknologier.

Företag som utnyttjar metan

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane specialiserar sig på biogasutvinning, dvs. processen att lägga till biogastillverkning till befintliga anläggningar som avloppsreningsverk eller deponier. Med 140 system installerade globalt är de nummer 1 i branschen.

Källa: Greenlane

Greenlane ligger långt före konkurrenterna när det gäller den totala volymen biogas som produceras med deras utrustning, till och med före industriella jättar som Air Liquide. Det är också värt att notera att förutom Air Liquide och Wärtsilä (för vilka biogas bara är en liten del av den totala verksamheten) är de största konkurrenterna till Greenlane som Prodeval, DMT eller Bright biomethane inte börsnoterade.

Källa: Greenlane

Företaget erbjuder 3 olika teknologier för biogastillverkning (membran, vattenavskiljning och PSA‑Pressure Swing Adsorption), vilket är den bästa lösningen beroende på lokala förhållanden och råmaterial. Detta möjliggör avlägsnande av föroreningar som kväve, CO₂, syre eller potentiellt giftiga föroreningar från gasen.

I september 2023 lanserade Greenlane en ny produktlinje med nyckelfärdiga konstruktioner för varje biogassektor (sockerrörsrester, deponier, gödsel osv.).

Det är den enda leverantören som kan erbjuda alla 3 lösningarna, vilket gör dem till ett bra val för kunder som vill anta den bästa möjliga tekniken för sina unika förutsättningar.

Källa: Greenlane

En nyckelsektor för företagets tillväxt kommer att vara Brasilien (en global jordbruksmakt), där de nyligen skrev under ett avtal för att etablera industriell produktion i stor skala.

Avtalet tecknades med ZEG Biogás, 50 % ägd av VIBRA, tidigare bränsledistributionsenheten för Petrobras, det nationella oljebolaget. Målet är att nå produktion på över 75 anläggningar inom 5 år.

Eftersom de inte producerar biogas själva, utan säljer maskiner för att producera biogas, bör Greenlane ses som en ”pick‑and‑shovel”‑aktie, där försäljningen speglar takten i den globala antagandet av biogasslösningar. Och de är den största börsnoterade aktien i denna kategori.

Som ett företag som specialiserar sig på ingenjörslösningar för att samla biogas bör Greenlane dra stor nytta av ständiga förbättringar i att monetisera och utnyttja denna resurs. De kan få biogas inte bara från deponier utan även från stora jordbruksområden, vilket gör att de kan täcka och utnyttja 2 av de 3 största källorna till metanutsläpp.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft säljer och producerar biogas i Sverige (230 GWh biogas och bioLNG), Norge (155 GWh bioLNG) och Sydkorea (60 GWh komprimerad biogas).

I april 2023 beslutade företaget att gå in på den tyska marknaden med 240 GWh framtida produktion i 2 projekt som planeras vara färdiga 2025.

De har totalt 875 GWh biogas och 825 GWh bioLNG i nya projekt i pipeline, planerade att slutföras 2025‑2026.

Detta skulle uppgradera den nuvarande produktionskapaciteten från 445 GWh till 1 200 GWh år 2026. Det långsiktiga målet är att nå totalt 3 TWh (3 000 GWh) år 2030. Nästan alla nya projekt kommer att få sin råvara från gödsel och agro‑baserat avfall.

Källa: Biokraft

Företaget har lidit förluster på grund av låga försäljningspriser för el och gas de senaste kvartalen, särskilt i Skandinavien. Detta gör att företaget delvis är ett spel på en återhämtning av de europeiska gaspriserna.

Denna metantillförsel kan senare utnyttjas med plasma för produktion av jetbränsle eller syntesgas, vilket förbättrar lönsamheten i dessa verksamheter.

Mellan sina aggressiva tillväxtmål och sin nuvarande olönsamhet är Biokraft det bästa alternativet för investerare som är villiga att ta en risk och satsa på att företaget vänder, delvis tack vare sin satsning på den tyska marknaden och eventuellt en vändning i EU:s gasmarknad som helhet.