KVAL: GeoCarb – mineralization of CO2 in geopolymeric slurries to create net-zero emission building materials

Geopolymerer er kjent som et alternativt klimavennlig materiale til Portland sement, OPC. Geopolymerer har et 70-80% lavere CO2 utslipp sammenlignet med Portland sement. Oppfølging av uventede laboratorieresultater - der CO2 har blitt mineralisert i geopolymeriske slurrier - gjør at verdiforslaget kan styrkes ytterligere med mulighet til å utvikle en karbonfangst, bruk og lagringsteknologi (CCUS). Avhengig av den kjemiske sammensetningen, reaktivitetsnivået og temperaturen under reaksjonen, ble CO2 benyttet og omformet til et mineral med opptil fire vektprosent av geopolymervekten. Metoden er patentert i tråd med PCT/EP2020/083835, innsendt den 30. november 2020. Muligheten til å kunne øke CO2-inntaket og utnyttelseseffektiviteten fra 4% til 10%, eller til og med 20%, kan føre til et netto nullutslippsprodukt. Som følge av en betydelig styrket investeringscase vil slike resultater også kunne rettferdiggjøre ytterligere FoU og kompleksitet. Et unikt verdiforslag er formulert basert på bærekraft, skalerbarhet ? og permanent, praktisk, trygg og energieffektiv lagring av CO2. Teknologien kan også fungere som en plattform som støtter den generelle geopolymerindustrien for å etablere grønne byggematerialer for å redusere CO2-utslipp - samt gi en troverdig karbonkredittstrategi for store industribrukere. Spin-off selskapet SafeRock AS har en eksklusiv lisens til teknologien, og jobber tett med UiS og Validé (TTO). Risikoreduserende tiltak på kort sikt legger vekt på teknisk validering og forankring med sluttbrukere, regulatoriske aspekter og prosesseffektivitet. Et positivt kvalifiseringsprosjekt vil danne grunnlaget for et ambisiøst hovedprosjekt for å designe, bygge og optimalisere en reaktor, og oppskalere prosessen ved å justere sentrale driftsparametere. Resultater fra prosjektet viste at mineralisering av CO2 i vår geopolymer, med direkte injeksjon (i gas form) i geopolymeren, gav utfordringer. Videre oppskalering med denne metoden vil derfor ikke være brukbar. Derimot viste resultater fra løst CO2 i vann eller aktivatoren, en mer effektiv mineralisering, homogen distribusjon og motvirkning av krymp. Videre oppskalering av denne metoden vil dermed være brukbar.

Several sets of experiments and analysis were carried out; Such as, preparation of the slurries using a specific recipe for our precursors and two separate hardeners. Next step was the carbonation of the slurries. The two methods that were applied were direct CO2 gas injection into the slurry and injection of CO2 into the water from the recipe and addition of the soda water as part of the ingredients. For the analysis of the outcome, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) were carried out on each set of the experiments and also the neat samples (Without CO2 addition) to do proper comparison. The results show high capability for the geopolymers to store CO2 via mineralization. Formation of new carbonate minerals was the proof for that which was observed via XRD and SEM. Moreover, it was discovered that the addition of CO2 to our system mitigates some severe errors in our previous recipes such as formation of cracks and fissures and shrinkage.