New components for use in plants for CO2 capture

CO2-fangst, -transport og -lagring (CCS) er viktig i kampen mot klimaendringer Dette prosjektets overordnede mål var å bidra til rimeligere og forbedrede komponenter primært til solvent-baserte anlegg for CO2-fangst. I CCS er over halvparten av kostnadene relatert til CO2-fangsten. Prosjektet har forsket på komponenter i polymermaterialer ("plast") og polymerbaserte komposittmaterialer. Bruk av slike materialer vil forlenge levetiden på solvensen og bidra betydelig til en lavere OPEX for CC. Dette CLIMIT-prosjektet fokuserte hovedsakelig på komponenter brukt i kolonner for CO2-absorpsjon/desorpsjon (slike komponenter kalles ofte "packing"), men materialene i prosjektet er også aktuelle for andre komponenter til CO2-fangst-anlegg. I absorpsjonskolonnen er packingen en passiv møteplass for røykgass med CO2 og solvent som skal absorbere CO2. Packingen skal ha stort effektivt overflateareal (for å få høy virkningsgrad for CO2-fangsten), men samtidig skal trykkfallet gjennom kolonnen være lavt (for å ha lave driftskostnader). I dagens anlegg for solvent-basert CO2-fangst er packingen typisk i rustfritt stål, men masseproduserte komponenter i polymerbaserte materialer kan gi lavere investeringskostnader for slike anlegg. Komponenter i polymerbaserte materialer kan også redusere nedbrytningshastigheten til de vanligste solventene, sammenliknet med komponenter i metall. Dessuten utvikles det nye solventer, som er mindre kjemisk aggressive og mer miljøvennlige, og dette åpner for mer utstrakt bruk av rimelige komponenter masseprodusert i polymerbaserte materialer. I tillegg vil man oppnå både lavere installasjon, frakt og vedlikeholds kostnader. I tillegg gir produkter i polymere materialer lavere CO2 fotavtrykk. Prosjektet har gjort omfattende studier av levetiden til polymerbaserte materialer når de eksponeres for aminbaserte solventer ved relevante temperaturer (opp til 125 °C). Prosjektet har også samarbeidet med et EU-finansiert prosjekt for å implementere et "metall-fritt" labskala-anlegg for CO2-fangst. Vi har identifisert termoplastmaterialer med god kjemisk resistens som ikke er nevnt i publisert litteratur, samt bekreftet noen av dem som er nevnt i litteraturen. For sistnevnte har vi sammenliknet ulike typer og bl.a. funnet ut at materialer med høyere molekylvekt (lengre polymerkjeder) har lengre levetid i kontakt med solventer. Vi har også testet en del egenformulerte herdeplastkomposittmaterialer. For Beform AS (tidligere Biobe AS) er dette markedet et strategisk viktig satsningsområde. Markedet for slike produkter ansees å bli stort og Beform har som mål å innta en ledende rolle som leverandør til denne industrien. produktene vil ikke begrense seg til kun packings men alle typer produkter til CCU som kan lages i polymere materialer. Videre har prosjektet jobbet med optimalisering av packing-komponenters geometri, særlig for å redusere trykkfallet og redusere væskeoppbyggingen i overgangssoner mellom packing-komponenter i en kolonne. Dessuten har prosjektet studert hvordan overflatetopografier og materialmodifikasjoner kan påvirke fuktevinkelen mellom solvent og packing, og dermed virkningsgraden for CO2-fangstprosessen. Produkter i plast har en stor formfrihet som vil utnyttes fullt ut innen kompleks geometri.

En hovedeffekt av prosjektet med tanke på bærekraftig utvikling er at de nyutviklede plastkomponentene, i godt uttestede og dokumenterte materialer, vil gi reduserte kostnader for bygging av anlegg for CO2-fangst, samt lengre levetid for solventene som brukes i disse anleggene. Ifølge det internasjonale klimapanelet er CO2-fangst og -lagring et av de viktigste verktøyene for å redusere utslipp av drivhusgasser. Prosjektet har bidratt til at BEFORM (tidl. Biobe) har etablert en ny produktportefølje og et nytt marked. For norsk industri har prosjektet bidratt til en utvikling på leverandørsiden, både for anlegg for CO2-fangst og annen kjemisk prosessteknologi. BEFORM har hatt dialog med mange aktører i denne sektoren, både brukere og systemleverandører, samt mulige underleverandører. Dette har bidratt til en styrking av denne industriens konkurranseevne og samarbeidsrelasjoner.

FoU-prosjektets overordnede ide er å utvikle nye typer absorpsjonskomponenter ("packings") til anlegg for CO2-fangst. Slike anlegg brukes i flere sektorer og markedet vokser. En viktig drivkraft bak utviklingen av teknologi for CO2-fangst og påfølgende CO2-lagring ("CCS") er selvfølgelig klimautfordringene. I CCS er ca 70% av kostnadene relatert til CO2-fangsten. Ny teknologi for CO2-fangst, særlig nye "solventer" som er mindre aggressive og mer miljøvennlige, åpner for bruk av rimelige komponenter i plastmaterialer, noe som kan redusere kostnadene ifm CCS betraktelig. Biobe AS har i flere år produsert liknende komponenter til anlegg for SO2-rensing. Biobe AS har betydelig kompetanse på området og med dette som basis skal bedriften sammen med SINTEF forske fram og utvikle nye komponenter og systemløsninger til anlegg for CO2-fangst. Prosjektet skal ta for seg komponentenes utforming, overflatetopografi etc med tanke på optimalisering av virkningsgraden for CO2-fangst. Samtidig skal prosjektet sørge for at komponentene har en svært god miljøprofil. Det skal f.eks. ikke genereres mikroplastpartikler fra komponentene i deres levetid. Det vesentligste nyhetselementet i innovasjonen vil være et nytt og forbedret geometrisk design og et nøye uttestet materialvalg med tanke på miljøvennlighet. Designet (inklusive skreddersydd overflateruhet) skal optimaliseres for ledende nye CO2-fangst-teknologier; designet skal gir høy virkningsgrad for CO2-fangsten, lav kostnad og lang levetid.