211service.com
Att göra naturgas grön
Kol kan vara energivärldens smutsiga man, men det är inte det enda fossila bränslet som försöker städa upp. En kanadensisk startup säger att den har utvecklat ett sätt att ta bort kol från metan, vilket resulterar i väteberikad naturgas som brinner renare och mer effektivt.
Grön gas: Atlantic Hydrogens plasmareaktor (visas här) separerar väte och fast kol från en naturgasström med hjälp av pulserande elektriska laddningar.
Atlantiskt väte , som är baserad i den kanadensiska provinsen New Brunswick, satsar på att dess grönare naturgas kommer att tilltala företag och industrikunder som vill minska utsläppen av växthusgaser under en förestående tak-och-handelsregim. Men en extra ekonomisk fördel skulle komma från det pulveraktiga kolsvart som utvinns från gasströmmen. Om vi kan få ett värde för kolet som är till och med i tusentals dollar per ton, så har vi en mycket övertygande ekonomisk modell, säger David Wagner, VD för det sju år gamla företaget.
Kolsvart används som pigment i bläck och plaster och för att förstärka gummiprodukter, såsom däck och industrihållfasta slangar. Det görs vanligtvis genom att delvis förbränna tung olja över en hög låga och filtrera bort kolpartiklarna i den resulterande svarta röken. Denna process släpper i genomsnitt ut uppskattningsvis 2,4 ton koldioxid per ton kolsvart.
Atlantic Hydrogen säger att man kan producera kimrök med hög renhet med en bråkdel av utsläppen, och samtidigt delvis minska kolhalten i naturgas. Tillvägagångssättet, som företaget kallar avskiljning och utnyttjande av koldioxid, använder mindre energi än vad som vanligtvis förknippas med teknik för avskiljning och lagring av koldioxid.
Hjärtat i dess tillvägagångssätt är ett plasmareaktorsystem som företaget kallar CarbonSaver; den arbetar vid mellan 1 500 och 2 500 °C och kan placeras på olika ställen längs en rörledning: vid kompressorstationer, vid underjordiska lagringsplatser, vid stadens portar som för gas till bostäder och företag, och vid kraftverk och industrianläggningar som tar emot naturgas.
Inuti reaktorn pulserar en proprietär plasmafackla en laddning när naturgasen strömmar igenom, separerar väte från metan och förvandlar kolet till ett fast material som liknar kopiatortoner. Vätet återförenas sedan och binder till metanströmmen, vilket resulterar i den anrikade naturgasen. Processen kan ställas in för att blanda en blandning på 10 till 20 procent av väte – ännu mer, och naturgasen riskerar att göra att rörledningar och utrustning blir spröda och instabila.
Ett treårigt pilotprojekt på 5,7 miljoner dollar som slutfördes i mars levererade 75 kilowatt kraft, vilket visade lovande resultat. Systemet producerade cirka 25 kubikmeter naturgas per timme med en blandning av 10 procent väte. Tester visade att motorn som användes fungerade 5 procent mer effektivt och att CO2-utsläppen minskade med 7 procent. Den ökade vätehalten i naturgasen ledde till en mer fullständig förbränning, vilket minskade kväveoxiderna. Atlantic Hydrogen ser potentialen att minska kväveoxiderna med mer än 50 procent.
Atlantic Hydrogen arbetar nu med Kanadas största naturgasproducent, Calgary-baserad EnCana Corp , på ett uppskalat system som kan arbeta vid högre tryck. Det har redan visat att systemet kan arbeta med 150 pund per kvadrattum med potential att gå mycket högre. EnCana har redan avsatt 3 miljoner dollar till projektet. De har haft stor framgång med att komma upp till det driftstryck vi skulle behöva i våra fälttillämpningar, säger Larry Weiers, EnCanas vicepresident för energiteknik och forskning. Vår förväntning är att denna väteberikade naturgas kommer att vara en premiumprodukt, ungefär som premiumbensin.
Vissa är dock inte övertygade om att processen har ben. Expert på kolavskiljning David Keith , en professor i kemi- och petroleumteknik vid University of Calgary, säger att den väteberikade naturgasen kommer att vara mindre energität på grund av förfångningen av kolet. Du slänger bort hälften av energin i kolet, så jag tror aldrig att det kommer att få bred användning, säger han.
Men Weiers hävdar att minskningen av energitätheten delvis kompenseras av effektivitetsvinster under förbränning - det vill säga vätgas möjliggör en mer fullständig förbränning av gasen. Och även om driften av CarbonSaver kräver elektricitet, har förbättringar av plasmabrännaren gjort processen konkurrenskraftig med den energi som krävs för ångmetanreformering, som producerar cirka 95 procent av det väte som används idag i USA och frigör cirka åtta ton CO2 för varje ton väte som produceras.
Skillnaden med oss är att vi inte släpper ut CO2 från vår process, säger Wagner och tillägger att fördelarna med processen är tydliga när man tittar på livscykelutsläpp.
Felipe Chibante , chef för det tillämpade nanoteknologilabbet vid University of New Brunswick, har fått uppdraget att analysera de fysiska egenskaperna hos kimröket som kommer ut ur plasmareaktorn. Han säger att produktionen och slutanvändningen av kimrök är det som gör Atlantic Hydrogens process mest övertygande jämfört med andra koldioxidreducerande metoder. Ditt val är att betala någon för att ta bort CO2 och begrava den och förlora det värdet, eller ta det kolet för att göra en produkt. Det du gör är att ersätta den [konventionellt producerade] kolsvarta produkten som skapar CO2.
Chibante och hans forskargrupp arbetar med kolsvarttillverkare Columbian Chemicals att identifiera en marknad för Atlantic Hydrogens kol, som har mycket intressanta kolnanostrukturer som vi helt enkelt inte ser från industriell produktion, säger han. En tidig studie visar att materialet har en stor yta och tunna kycklingtrådsstrukturer som kallas grafenstaplar, vilket gör det potentiellt idealiskt vid tillverkning av högpresterande batterier och ultrakondensatorer och för strukturellt förstärkta produkter.