Danske forskere forvandler kolort og CO2 til grønne brændstoffer
Endemålet er at gøre luftfarten grøn.
fly_2

Forskere på SDU arbejder på at udvikle fremtidens grønne brændstoffer. (Foto: Shutterstock)

Forskere på SDU arbejder på at udvikle fremtidens grønne brændstoffer. (Foto: Shutterstock)

Fremtidens biler skal gerne køre på el.

Og fremtidens fly og lastbiler, der er ikke sådan lige kan køre på el, skal gerne drives af klimaneutrale brændstoffer, så vi kan flyve sydpå med bedre samvittighed.

En måde at producere grønne brændstoffer på er ved at spæde kolort, madrester og bananskræller op med CO2. 

På Videnskab.dk har vi tidligere beskrevet, hvordan en række SDU-forskere vil bruge gylle og madaffald i biogasanlæg til at producere fremtidens grønne brændstoffer, der i sidste ende kan hældes direkte i tanken på fly.

En af de store udfordringer i den proces har været at trylle mere af CO2'en i biogas om til den værdifulde råvare metan. 

Biogas består nemlig af CO2 og metan, som man i dag skiller fra hinanden i biogasanlægget. Den proces udleder en del CO2. Faktisk er det cirka 40 procent af den gas, som skabes i anlægget, CO2, der fiser direkte ud af skorstenen.

Men nu er det lykkedes forskere fra Syddansk Universitet at forvandle stort set al biogassen til såkaldt grøn metan –  det går også under navnet biometan (se faktaboks).

Forskerne kan nemlig fange næsten alle 40 procent af den forurenende CO2 og forvandle den til grøn energi. Det gør de blandt andet ved at tilsætte brint i processen, hvilket vi kommer ind på senere i artiklen.

Klar efter 930 dages forsøg nonstop

Men lad os først få styr på det lidt mere tekniske. Det nye består nemlig i, at forskerne skal afprøve deres forskning i et stort biogasanlæg. 

Til at fange mere af CO2'en har SDU-forskerne bygget en stabil reaktor, der gør brug af et filter, som indfanger den overskydende CO2 fra biogasproduktion, så man kan forvandle den til mere eller mindre ren metan.

Forskerne kalder det for et ‘rislefilter’.

Og efter snart tre år med testforsøg er forskerne nu klar til at teste filteret i virkeligheden, hvor det skal stå sin prøve på et af Danmarks største biogasanlæg, fortæller Muhammad Tahir Ashraf, der er postdoc ved Institut for Grøn Teknologi på Syddansk Universitet:

»Vi har kørt forsøg nonstop i mere end 930 dage, og vi er nu så tilfredse med kvaliteten af metan, at vi i slutningen af året er klar til at afprøve teknologien i to 1000-liters reaktorer hos Nature Energy Holsted,« siger Muhammad Tahir Ashraf, der sammen med projektleder Lars Yde har kørt reaktoren på SDU.

Resultaterne og beregningerne bag er udgivet i et studie i tidsskriftet Bioresource Technology (læs mere om projektet i faktaboksen).

Hvorfor er biometan CO2-neutral?

Biometan kaldes også for vedvarende naturgas og produceres ved at opgradere biogas i biogasanlæggene. Det er et alternativ til traditionel naturgas, der er et fossilt brændstof, som vi hiver op fra undergrunden. 

Metan er en potent drivhusgas, men biometan er CO2-neutralt, fordi planter optager CO2, når de vokser.

Når planterne spises af en gris, ender en del af CO2’en i gyllen. I biogasanlægget omdannes gyllen til biometan og CO2. Men da vi ikke har uendelige ressourcer af biomasse mener Henrik Wenzel, at fremtidens biomasse skal prioriteres til grønne brændstoffer. 

Kilde: Syddansk Universitet

Skal bruges til at lave grønt brændstof

Metan udgør i forvejen de resterende 60 procent af den gas, der produceres på biogasanlæg, og som vi får energi ud af. Det er en særdeles værdifuld gas, da den kan sendes direkte ud på gasnettet under Danmark, som i dag forsyner os med varme og strøm. 

Biometan, som det også kaldes, er samtidig en af nøglerne til at producere fremtidens grønne brændstoffer med gylle, og derfor er forskerne særdeles interesserede i at få endnu mere ren metan ud af biogasanlæggene.

Foreløbigt er forskerne fra SDU lykkedes med at få hele 97 procent af biomassen - kolorten, bananskrællerne og madresterne - forvandlet til biometan gennem deres ‘rislefilter’. Det er altså betragtelig mere end de 60 procent.

Og resultaterne begejstrer Henrik Wenzel, der er leder af forskergruppen på SDU. Han ser frem til at få hevet deres forskning ud i et stort industrielt anlæg.

»Vi kan se, at vores teknologi med rislefilteret ser ud til at være effektiv og robust i testanlægget, og vi har forfinet det over flere år, så jeg er meget fortrøstningsfuld,« siger Henrik Wenzel, der er professor og centerleder på SDU Livscykluscenter, til Videnskab.dk.

»Det er i sidste ende en realistisk måde at fremstille både fremtidens grønne brændstoffer og plastik på, netop fordi det er lavet af organisk affald fra landbrug, husholdning og CO2,« fortsætter professoren. 

På den korte bane kan gylle altså være en grønnere vej til charterferien. Og Henrik Wenzel har længe været fortaler for, at fremtidens brug af gylle og organisk affald primært skal indgå i produktionen af grønne brændstoffer.

Ikke til at varme vores huse op, som biogassen på nuværende tidspunkt især bruges til. Der skal vi have andre teknologier i spil, eksempelvis varmepumper, mener professoren. 

Mangler stadig at se det i stor skala

Professor Lars Ditlev Mørck Ottosen har skimmet de nye resultater for Videnskab.dk.

Han mener, at SDU’s nye resultater ser rigtig fornuftige ud. Professoren påpeger dog, at det tidligere er lykkedes forskere at ramme 97 procent metan.

Den virkelig udfordring består derfor i at få skaleret teknologien op. 

»Resultaterne er rigtig fine i pilotskala, men udfordringen ligger nu i at få skaleret teknologien op i stor skala og sikker drift, som kan opnå samme effektivitet over tid,« siger Lars Ditlev Mørck Ottosen, der konstitueret institutleder og professor ved Institut for Ingeniørvidenskab på Aarhus Universitet og ikke har været en del af projektet.  

»Så de nye resultater flytter ikke noget lige nu og her, men det er et vigtigt bidrag til den udfordring, vi står med i fremtiden, hvor vi skal have udfaset fossile brændstoffer og have tung transport, som vi ikke kan elektrificere, over på grønne brændstoffer,« fortsætter han.

Lars Ditlev Mørck Ottosen er samtidig enig med Henrik Wenzel i, at fremtidens biomasse skal bruges til at producere fremtidens klimaneutrale brændstoffer.

Institutlederen har selv været en del af et projekt, hvor man forsker i at bruge ammoniak til at fremstille grønne brændstoffer. 

Kan bruges til at lagre vind- og solenergi

Når forskerne taler om at omdanne biomasse til grønt brændstof, så har de en særlig type brændstof, kaldet electrofuels, for øje. 

Men hvordan bliver kolort og bananskræller egentlig til electrofuels? Det er faktisk en lidt større kemisk forvandlingsproces, der ikke er helt uinteressant (se grafikken).

Først og fremmest skal der tilføres brint til processen (ved hjælp af elektrolyse). Når brint så reagerer med CO2, vil al gas blive metan.

Dermed behøver man ikke længere dele biogas, og udbyttet vil blive langt større.  

Men for at den proces skal gå i nul i klimaregnskabet, er det vigtigt, at elektrolysen drives af energi fra vind- og solenergi. Du kan læse mere om elektrolyseteknologien her.

Det er groft sagt den proces, der skaber de klimaneutrale electrofuels, som kan bruges som et alternativ til blandt andet flybrændstof. Den mere tekniske forklaring kan læses i bunden af artiklen. 

Metan er en central bestanddel i naturgas. Det er vigtigt at forstå, fordi den metode gør det muligt at pumpe den syntetiske metan ned i det allerede eksisterende naturgasnet, hvor det kan ligge i måneder. 

Infrastrukturen findes altså allerede, og man kan tænke på det som en form for gasbatteri til grønne brændstoffer, hvor det grønne metanlager kan ligge. 
 
»Det er den optimale måde at lagre vindkraft på og den mest effektive måde at udnytte biomassen, fordi metan kan bruges til at lave brændstoffer, plastik, brændsel til industrien, og det kan lagres på gasnettet til back-up i el-systemet, når vinden ikke blæser,« mener Henrik Wenzel.
 

groenne_braendstoffer.

I fremtiden kan gylle og madaffald, tilsat CO2 og brint, være en måde at lave fremtidens grønne brændstoffer. Her illustreres det, hvordan gylle og madaffald ender som electrofuels. Via en række kemiske processer, der involverer CO2 og brint, dannes et såkaldt elektromethan – et råstof, der via velkendte kemiske processer kan danne de energiholdige kulbrinter, man finder i jetbrændstof, benzin og diesel. Den nederst fabrik i grafikken, GTL-frabrikken, står endnu ikke på dansk jord, men SDU arbejder på at få et pilotanlæg op i Danmark. Det er helt centralt, at brinten bliver produceret af sol- og vindenergi, hvis brændstofferne skal være grønne. (Illustration: Thøger Junker - bidrag Henrik Wenzel, SDU)

Om projektet:

Forskningen er en del af projektet eFuel, hvor både universiteter og virksomheder er med. Det blev etableret tilbage i 2019. Parterne bag projektet er: 

NGF Nature Energy Biogas A/S, Syddansk Universitet (SDU), Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Biogasclean A/S, Biogasclean Asia Co., Ltd., ERHVERVSHUS FYN P/S.

Projektet har fået en bevilling på 16,59 mio. kr. fra Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP).

Der er stadig et stykke vej endnu

Men hvorfor masseproducerer vi så ikke grønne brændstoffer i tøndevis, tænker du måske? 

Den vej er stadig brolagt med udfordringer.

Udover at man stadig mangler at få skaleret SDU’s forsøg op, peger Lars Ditlev Mørck Ottosen på, at priserne på elektrolyse og strøm stadig er høje. 

Når produktionen er dyr, betyder det ligeledes, at prisen på electrofuels er højere end fossile brændstoffer og fortsat vil være det.

En af måderne at omgås det på er ved at skabe grønne incitamenter til at vælge grønne brændstoffer i fremtiden, mener Lars Ditlev Mørck Ottosen. 

Det samme har flere centrale virksomheder, der arbejder med Power-to-X, peget på i en ny rapport om fremtidens grønne omstilling.

Henrik Wenzel påpeger, at man ser en velvillighed til at betale ekstra for en flybillet, hvis det batter på klimakontoen.

Noget, som flere af medlemmerne i Videnskab.dk's åbne Facebook-gruppe Red Verden også har erklæret sig delvis enige i.

Arbejder på et pilot-anlæg

På Videnskab.dk har vi tidligere beskrevet, at det vil kræve investeringer i nye anlæg, der kan lave metan om til flybrændstoffer, som vi ikke har på dansk grund på nuværende tidspunkt.

Henrik Wenzel påpeger imidlertid, at SDU sammen med en række andre parter undersøger muligheden for at opstille en fabrik i fuld skala ved Fynsværket, et kulkraftværk der skal lukkes inden for få år.

Har man først et anlæg, kan man bruge den metangas, som vi har lagret på gasnettet, til at lave grønne brændstoffer. Det kræver dog sideløbende en massiv udbygning af vedvarende energikilder, som kan levere strømmen til de processer. 

»Vi er nu nået længere med at opgradere CO2 i biogas til metan, men der er i høj grad brug for, at forskning bliver løftet ud i fuldskala-projekter, ellers kommer det ikke til at rykke noget. Så må forskningen ske sideløbende med,« afslutter Henrik Wenzel.

Sådan kan vi lave klimaneutrale brændstoffer

Grundlæggende består produktionen af elektrofuels af en række tekniske kemiske processer.

Lidt forsimplet handler det om at fange CO2 et sted fra, hvilket for eksempel kan være røggas fra et biomassekraftværk. Derudover kan det også høstes i biogas fra gylle eller organisk affald fra husholdninger.

Biogas fremstilles fra eksempelvis gylle, hvilket i sig selv ikke giver nok biomasse til at dække vores behov for flybrændstof. Derfor skal det boostes med brint fremstillet via elektrolyse, der skal laves på baggrund af vedvarende energikilder.

Så længe den anvendte elektricitet kommer fra vedvarende kilder, og kulstoffet opsamles fra eksisterende udledninger - det kan eksempelvis være røggas fra affaldsforbrænding eller biomassefyrede kraftværker - kan processen være CO2-neutral. 

Den hiver nemlig lige så meget CO2 ud af atmosfæren i produktionen, som den udsender, i takt med at brændstoffet brænder.

Derudover kan procesvarme fra produktionen af brinten og brændstofferne genvindes fra produktionen og sendes videre ud som fjernvarme. På den måde kan den bidrage til, at vi bruger mindre kul, olie og naturgas andre steder i samfundet.

Flytrafikken forventes i fremtiden at stå for en tredjedel af hele energisystemets behov for brændsler, så det er vigtigt at finde en løsning til dette. Det har vist sig at være en enorm udfordring at få fly til at flyve på strøm, og derfor arbejder forskerne med forskellige måder at producere fremtidens brændstoffer på. 

På Videnskab.dk har vi tidligere skrevet om den mere overordnede teknologi, Power-to-X, som den danske regering har satset massivt på. Det kan du læse mere om her. 

Red Verden med Videnskab.dk

I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.

Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?

Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs her om, hvordan forskerne tog billedet af atomerme.