Regeringer verden over bliver nødt til at handle hurtigere for at bremse klimaforandringerne.

Den danske regering har netop taget et vigtigt skridt og besluttet at reducere vores klimagas udledning med 70 procent inde 2030. Det kræver nye innovative løsninger for, at vi kan nå det mål.

Indtil vores afhængighed af fossile brændstoffer falder markant, vil det være billigere og mere logisk at forhindre CO₂ i at nå atmosfæren ved at rense den fra industriens udstødningsgasser snarere end at forsøge at fjerne den fra atmosfæren.

Idéen minder om et renseanlæg, der renser vandet ved kilden i stedet for at forurene og rense havene året rundt.

Vi bliver derfor nødt til at bruge CO₂-opsamling og lagring (CCS) på et større industrielt niveau, hvis vi vil sikre klimaet og undgå yderligere global opvarmning.

Biobaserede materialer er vejen frem

Selvom en organisation som Greenpeace tror på, at CO₂-opsamling er en kortsigtet løsning til at håndtere klimaforandringerne, vil den langsigtede forpligtelse være stærkt afhængig af den metode, som tages i brug.

IPCCs rapport om global opvarmning fra 2018 fastslår, at selvom vi lykkes med at nedskære vores forbrug af fossile brændsler, vil vi stadig være nødsaget til aktivt at fjerne CO₂ fra atmosfæren.

Jo mere bæredygtig teknologien er, desto mindre miljøpåvirkning vil der være.

Fremtidige CCS-systemer skal udnytte biobaserede materialer, der er tæt på de naturlige mekanismer, som eksempelvis menneskelig vejrtrækning eller fotosyntese i planter.

Disse naturlige processer er kendt for at kunne regulere kuldioxid-niveauet og samtidig have et lavt energiforbrug.

LÆS OGSÅ: FN's klimapanel: Vi er nødt til at trække CO2 ud af luften for at redde klimaet

Kuldioxiden adskilles fra affaldsgaserne, når det forlader kraftværket. Det bliver derefter oplagret passivt under jord og hav. Figuren herover viser forskellige opbevaringsmuligheder for CO2. (Figur: Humbul Suleman og Philip Loldrup Fosbøl, DTU)

Ny metode skaber bæredygtig balance

I moderne CCS-teknologi benytter man sig af organiske molekyler, som hedder aminer. Det er den mest brugte metode til at opsamle CO₂ fra forbrændingsprocesser.

Processen bruger to processer: En absorber og en gas-stripper.

• Absorberen adskiller CO₂ fra gasblandingen ved lave temperaturer.
• CO₂ opsamles herefter i stripperen ved højere temperatur.

Selvom de fungerer, er aminer syntetiske organiske kemikalier, hvilket betyder, at de ikke har et naturligt ophav.

Ved at erstatte dem med biologisk opstået materiale kan man skabe den rette bæredygtige balance. Det er let at behandle og producere biologisk materiale, og det kræver hverken høje temperaturer eller højt tryk.

LÆS OGSÅ: Forskere forvandler CO2 til grønt brændstof

Hvordan menneskeblod kan hjælpe

Menneskeblod er sammensat af mange forskellige biologiske kemikalier og forbindelser.

Det transporterer næringsstoffer som ilt, protein, sukker og fedt rundt i kroppens celler.

På samme måde bliver mange affaldsprodukter, heriblandt kulstof og biprodukter fra stofskifte, ført den anden vej ud med blodet.

Derudover hjælper enzymer og elektrolytter med at opretholde en vis balance i blodet, hvilket holder kroppen sund og rask.

Enzymer fungerer som biologiske katalysatorer, der tilskynder de kemiske reaktioner. Der findes mange forskellige enzymer i vores krop, og et af disse er kulsyreanhydrase. Kulsyreanhydrase hjælper med at optage kuldioxid fra forskellige dele af kroppen, som frigøres i lungerne, hvorfra den bliver udåndet.

Figuren viser kulsyreanhydrases arbejdsmekanisme. Her ses, hvordan det transporterer andre organers overskydende kuldioxid over til 'lungerne' uden at optage det. (Figur: Humbul Suleman og Philip Loldrup Fosbøl, DTU)

Kulsyreanhydrase har nogle lovende egenskaber. Det kan udføre den samme proces igen og igen og har let ved at arbejde under normale forhold (altså ligesom det miljø, vi bebor).

I CO₂-fjernelsesanlæg kan det hjælpe med at fjerne CO₂ for evigt.

Processen imiterer lungerne, hvor kulstoffet bliver separeret fra blodet.

På DTU har vi for nyligt undersøgt kulsyreanhydrase (stillet til rådighed af Novozymes Inc.) med henblik på industrielt CO₂-fjernelse.

LÆS OGSÅ: CO2 kan blive fremtidens ressource

Meget lovende resultater

Resultaterne er meget lovende, og de indikerer, at kombinationen af et enzym og bærende biologisk materiale kan separere CO₂ fra sammensætningen af gasser.

Resultaterne fastlægger udviklingen af en ny proces, som kemisk kan gå ind og absorbere CO₂ i biologisk materiale under højt tryk. De biologisk baserede molekyler bevæger den opløste CO₂ hen til stripperen. 

Her bliver den opløste CO₂ gendannet til gasform ved lavt tryk og ved samme temperatur som i absorberen. Potentielt set kan denne metode føre til øgede energibesparelser og øget miljømæssig bæredygtighed.

Vores bedste bud er, at denne nye proces kommer til at vende op og ned på forskning inden for CO₂-opsamlingsfeltet. Man kan næsten sige, at vi ved hjælp af biologisk baserede molekyler har formået at give Jorden kunstige lunger.

Vi fokuserer nu på at udvikle biologisk baserede CO₂-opsamlings- og -lagringprocesser (bio-CCS) til CO₂-opsamlings-kraftværker. Den nye teknologi vil være klar til kommercielt brug i løbet af det næste årti.

LÆS OGSÅ: Sensation: CO2 fjernet fra luften på rekordtid

Det kommer til at virke - men er det nok?

Teknologien passer bedst til at blive taget i brug direkte i industrier, som udleder meget CO₂, hvilket vil gøre disse industrier CO₂-neutrale.

De tungeste udledninger af CO₂ kommer fra stationære kilder, som eksempelvis elværker, cementfabrikker, medicinalfirmaer, papirfabrikker, biogasproducenter og lokale varmesystemer.

LÆS OGSÅ: I værste fald er Indlandsisen væk om 1.000 år, men vi kan stadig redde det meste

Det er interessant at have adgang til en proces, der kan udrette noget, som i så høj grad minder om, hvad menneskelunger gør.

Hvis klimaforandringerne skal begrænses, må vi tage en lang række forskellige processer i brug. Men de bliver nødt til at minde om naturens egne processer, hvis de både skal fungere rent teknologisk og samtidigt være socialt acceptable.

Lille skridt er taget - kræver fælles indsats at fortsætte

Vi er sikre på, at denne metode virker, og den kræver ikke store investeringer. Dog kan vi ikke sætte hele vores lid til, at et enkelt universitet eller en enkelt virksomhed skal tage kampen op mod den globale opvarmning alene.

Det kræver en fælles og koordineret indsats, hvis vi skal sænke udledningen af drivhusgasser. Det er ikke nok at introducere bio-CCS-metoder i industrien. Det kræver større globale planer med fokus på bio-CCS, hvis vi skal nå Paris-aftalens mål om at være CO₂-neutrale inden 2050.

Teknologien vil kræve tid og ressourcer for at blive masseproduceret. Det er dog vores opfattelse, at de stordriftsfordele, der kommer, kan nedsætte omkostningerne markant.

Fra vores ingeniørsynspunkt er denne nye teknologi 'et lille skridt for CCS, men et stort skridt for klimaet'.

Projektet modtager finansiering fra EU’s Marie Skłodowska-Curie forskningsprogram via forskningsbevilling 754462. Læs den engelske version på vores internationale søstersite, ScienceNordic.com. Oversat af Johan Storgaard Jespersen.

LÆS OGSÅ: Mere geoengineering, tak!

LÆS OGSÅ: Island tænder for maskine, der laver CO2 om til sten

LÆS OGSÅ: 99,99 procent sikkert, at global opvarmning er menneskeskabt