211service.com
Aardgas groen maken
Steenkool is misschien de vuile man van de energiewereld, maar het is niet de enige fossiele brandstof die zijn werk probeert op te ruimen. Een Canadese startup zegt een manier te hebben ontwikkeld om koolstof uit methaan te halen, wat resulteert in met waterstof verrijkt aardgas dat schoner en efficiënter verbrandt.
Groen gas: De plasmareactor van Atlantic Hydrogen (hier afgebeeld) scheidt waterstof en vaste koolstof uit een aardgasstroom met behulp van pulserende elektrische ladingen.
Atlantische waterstof , gevestigd in de Canadese provincie New Brunswick, wedt dat zijn groenere aardgas een beroep zal doen op nutsbedrijven en industriële klanten die de uitstoot van broeikasgassen willen verminderen onder een dreigend cap-and-trade-regime. Maar een extra financieel voordeel zou komen van de poederachtige carbon zwart dat wordt gewonnen uit de gasstroom. Als we een waarde voor de koolstof kunnen krijgen die zelfs in de duizenden dollars per ton ligt, dan hebben we een zeer aantrekkelijk economisch model, zegt David Wagner, president van het zeven jaar oude bedrijf.
Carbon black wordt gebruikt als pigment in inkten en kunststoffen en om rubberproducten, zoals banden en industriële slangen, te versterken. Het wordt meestal gemaakt door zware olie gedeeltelijk te verbranden boven een hoge vlam en de koolstofdeeltjes uit de resulterende zwarte rook te filteren. Dit proces stoot gemiddeld naar schatting 2,4 ton kooldioxide per ton roet uit.
Atlantic Hydrogen zegt dat het met een fractie van de uitstoot zeer zuiver roet kan produceren en tegelijkertijd het koolstofgehalte van aardgas gedeeltelijk kan verminderen. De aanpak, die het bedrijf koolstofafvang en -gebruik noemt, verbruikt minder energie dan doorgaans wordt geassocieerd met technologieën voor het afvangen en opslaan van koolstof.
Het hart van zijn aanpak is een plasmareactorsysteem dat het bedrijf CarbonSaver noemt; het werkt tussen 1.500 en 2.500 °C en kan op verschillende punten langs een pijpleiding worden geplaatst: bij compressorstations, bij ondergrondse opslagplaatsen, bij stadspoorten die gas naar woningen en bedrijven brengen, en bij elektriciteitscentrales en industrieterreinen die ontvangen natuurlijk gas.
In de reactor pulseert een gepatenteerde plasmatoorts een lading terwijl het aardgas er doorheen stroomt, waterstof van het methaan scheidt en de koolstof verandert in een vaste stof die vergelijkbaar is met toner van een fotokopieerapparaat. De waterstof komt dan weer bij en bindt zich met de methaanstroom, wat resulteert in het verrijkte aardgas. Het proces kan worden afgestemd om een mengsel van 10 tot 20 procent waterstof te mengen - meer niet, en het aardgas loopt het risico pijpleidingen en apparatuur broos en onstabiel te maken.
Een driejarig proefproject van 5,7 miljoen dollar, dat in maart werd voltooid, leverde 75 kilowatt aan stroom, met veelbelovende resultaten. Het systeem produceerde ongeveer 25 kubieke meter aardgas per uur met een mengsel van 10 procent waterstof. Uit tests bleek dat de gebruikte motor 5 procent efficiënter werkte en dat de CO2-uitstoot met 7 procent daalde. Het verhoogde waterstofgehalte in het aardgas leidde tot een meer volledige verbranding, waardoor stikstofoxiden werden verminderd. Atlantic Hydrogen ziet het potentieel om stikstofoxiden met meer dan 50 procent te verminderen.
Atlantic Hydrogen werkt nu samen met Canada's grootste aardgasproducent, gevestigd in Calgary EnCana Corp , op een opgeschaald systeem dat bij hogere drukken kan werken. Het heeft al aangetoond dat het systeem kan werken met 150 pond per vierkante inch met potentieel om veel hoger te gaan. EnCana heeft al $ 3 miljoen toegezegd aan het project. Ze hebben veel succes gehad bij het aankunnen van de werkdruk die we nodig hebben in onze veldtoepassingen, zegt Larry Weiers, EnCana's vice-president van energietechnologie en onderzoek. Onze verwachting is dat dit met waterstof verrijkte aardgas een premium product zal zijn, een soort premium benzine.
Sommigen zijn er echter niet van overtuigd dat het proces benen heeft. Expert op het gebied van koolstofafvang David Keith , een professor in chemische en petroleumtechnologie aan de Universiteit van Calgary, zegt dat het met waterstof verrijkte aardgas minder energiedicht zal zijn vanwege de voorvangst van de koolstof. Je gooit de helft van de energie weg in de koolstof, dus ik denk niet dat het ooit een brede toepassing zal hebben, zegt hij.
Maar Weiers beweert dat de vermindering van de energiedichtheid gedeeltelijk wordt gecompenseerd door efficiëntiewinsten tijdens de verbranding, dat wil zeggen dat de waterstof een meer volledige verbranding van het gas mogelijk maakt. En hoewel de werking van CarbonSaver elektriciteit vereist, hebben verbeteringen aan de plasmatoorts het proces concurrerend gemaakt met de energie die nodig is voor het reformen van stoommethaan, dat ongeveer 95 procent van de waterstof produceert die tegenwoordig in de Verenigde Staten wordt gebruikt en ongeveer acht ton CO2 vrijgeeft voor elke ton geproduceerde waterstof.
Het verschil met ons is dat we geen CO2 uit ons proces halen, zegt Wagner, eraan toevoegend dat de voordelen van het proces duidelijk zijn als we kijken naar de emissies tijdens de levenscyclus.
Felipe Chibante , directeur van het laboratorium voor toegepaste nanotechnologie aan de Universiteit van New Brunswick, is gecontracteerd om de fysieke eigenschappen te analyseren van het roet dat uit de plasmareactor komt. Hij zegt dat de productie en het eindgebruik van het roet het proces van Atlantic Hydrogen het meest overtuigend maakt in vergelijking met andere benaderingen voor koolstofbeperking. Uw keuze is om iemand te betalen om de CO2 te verwijderen en te begraven en die waarde te verliezen, of die koolstof te nemen om een product te maken. Wat je doet is het [conventioneel geproduceerde] roetproduct verdringen dat CO2 creëert.
Chibante en zijn onderzoeksteam werken samen met carbon-black maker Colombiaanse chemicaliën om een markt te identificeren voor de koolstof van Atlantic Hydrogen, die zeer interessante koolstofnanostructuren heeft die we gewoon niet zien bij industriële productie, zegt hij. Een vroege studie toont aan dat het materiaal een groot oppervlak heeft en dunne kippengaasstructuren die grafeenstapels worden genoemd, waardoor het potentieel ideaal is voor de productie van hoogwaardige batterijen en ultracondensatoren en voor structureel versterkte producten.