Future Drinking Water Levels of Nitrosamines and Nitramines near a CO2 Capture Plant

Med regjeringens store klimasatsning, Langskip-prosjektet, er CO2 fangst allerede i gang ved sementfabrikken i Brevik. Et tilsvarende anlegg planlegges ved avfallsforbrenningsanlegget på Klemetsrud i Oslo, med oppstart i 2029. I forskningsprosjektet FuNitr samarbeider ledende forskningsinstitusjoner og industripartnere for å tette viktige kunnskapshull for å bidra til trygg og kostnadseffektiv CO2-fangst. Teknologien som benyttes, aminbasert fangst, kan føre til dannelse av biprodukter som nitrosaminer og nitraminer, hvorav noen er kreftfremkallende og andre mistenkt kreftfremkallende. Disse stoffene dannes i lufta når aminer, som utilsiktet slippes ut med den rensede røykgassen, brytes ned. Det er en potensiell risiko for at disse stoffene kan havne i åpne drikkevannskilder. Selv om det finnes anbefalte grenseverdier for slike stoffer i drikkevann, mangler det metoder for direkte overvåking av nitrosaminer og nitraminer i vann. I stedet måles mengden aminer som slippes ut fra anlegget, og det settes utslippsgrenser basert på beregninger som tar hensyn til kjemiske reaksjoner, lokale værforhold, avstand til innsjøer og andre faktorer. Dagens metodikk er imidlertid forenklet, og der kunnskap mangler, benyttes såkalte verstefallsscenarier. Dette kan føre til unødvendige strenge utslippsgrenser og krav om kostbare og energikrevende tiltak. FuNitr har som mål å forbedre denne metodikken ved å kombinere numerisk modellering med ny kunnskap fra målinger og laboratorieforsøk. En ny atmosfæremodell er under utvikling, og den vil beskrive relevante kjemiske reaksjoner i lufta. Modellen skal valideres mot reelle målinger fra et CO2-fangstanlegg, blant annet ved hjelp av helikoptermålinger gjennom røykgassen. Modellen vil utvides til å inkludere prosesser på bakken. Det er usikkerhet knyttet til om nitraminer vil brytes ned av mikroorganismer. Dette har nå blitt undersøkt eksperimentelt, og resultatene vil inngå i modellen. Sluttresultatet fra FuNitr blir et avansert og oppdatert modelleringsverktøy – til nytte både for industrien og for myndighetene.

-

Technology for CO2 capture (CC) is identified as a key climate change mitigation option, with the use of amines as the most feasible alternative for industrial capture. In Norway, amine-based CC operations must comply to strict amine emission permits set to protect nearby drinking water sources from the carcinogenic amine-degradation products of nitrosamines (NSAs) and nitramines (NAs). The current emission permits are calculated from incomplete scientific knowledge and very conservative and safe assumptions that likely put unnecessary constraints on the already costly technology. An interdisciplinary approach will be taken to produce new knowledge and tools needed to make realistic future estimates of NSAs and NAs in waters. In detail, a fundamentally new atmospheric model will be developed and validated by in-situ plume measurements. To describe the complete picture from amine emission through atmospheric dispersion and reaction to future water levels in the environment, the atmospheric model will be run together with a catchment model, creating a new robust tool. Laboratory experiments will assess the ability of environmental microbes to degrade the NAs, which as of now, has no identified efficient degradation pathway (NSAs will rapidly degrade from sunlight). The model tool will be demonstrated at the Oslo waste incineration plant (Fortum Oslo Varme) where full-scale amine CC is underway, and also at the Technology Centre Mongstad (TCM). The modelling tool will be suitable for different sites across the globe. To accelerate dissemination, a user-friendly web-based management tool will be made from the advanced model to aid authorities and the industry in amine emission regulation. FuNitr has the potential of improving the cost-efficiency of the climate change mitigation technology of CC at the same time as ensuring that the drinking water limit is not exceeded.