Maskine på Mars fjerner CO2 fra atmosfæren – kan vi gøre det samme på Jorden?
Kan en maskine på Mars være en del af klimaløsningen på Jorden? Ja, mener flere forskere – og en dansk virksomhed er i fuld sving.
MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som kan producere ilt. Her bliver MOXIE installeret i maven på Marsbilen Perseverance. (Foto: NASA)

MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som i øjeblikket står på Mars og fjerner COfra Mars' atmosfære for at omdanne det til ilt. Kan man gøre det samme på Jorden, spørger en læser. (Foto: NASA)

MOXIE er en maskine på størrelse med et bilbatteri, som i øjeblikket står på Mars og fjerner COfra Mars' atmosfære for at omdanne det til ilt. Kan man gøre det samme på Jorden, spørger en læser. (Foto: NASA)

På Mars står en maskine, som kan brygge ilt ud fra ingrediensen CO2.

For nyligt viste et nyt studie, at maskinen, kaldet MOXIE, succesfuldt omdanner CO2 fra Mars-atmosfæren til ilt, som skal udnyttes af fremtidens astronauter.

Historien fik en af Videnskab.dk’s læsere til at spekulere over, om man ikke kunne udnytte den samme teknologi til at bekæmpe klimaproblemer på Jorden.

»Vi udleder jo for meget CO2 på Jorden, som giver global opvarmning. Kunne metoden på Mars også bruges på Jorden til at nedbringe CO2?,« spørger Bjarne i en e-mail til Spørg Videnskaben.

Et glimrende spørgsmål, som vi skynder os at kaste os over. Men først en kort introduktion til, hvad der foregår på Mars.

Brygger ilt på Mars

Iltmaskinen MOXIE sidder inde i maven på en Mars-bil, kaldet Perseverance.

Herfra høster den kuldioxid (CO2) fra Mars’ atmosfære. Et CO2-molekyle består af et kulstofatom (C) og to iltatomer (O2), og MOXIE sørger for at splitte CO2-molekylerne fra hinanden.

Opsplitningen kræver energi, men resultatet af arbejdet er ilt-molekyler og et biprodukt i form af gassen kulilte, også kaldet kulmonoxid (CO).

Ilten er essentiel, hvis fremtidens astronauter skal kunne trække vejret på Mars og have chance for at komme hjem til Jorden igen – læs mere her.

Også en god idé på Jorden

På Jorden har vi (heldigvis) ikke behov for en maskine, som brygger ilt til vores vejrtrækning.

Power-to-x

 

I MOXIE bliver CO2 omdannet til ilt og kulilte ved hjælp af en teknologi kaldet faststof-elektrolyse.

Teknologien minder om vand-elektrolyse, hvor vand omdannes til brint og ilt.

Vandelektrolyse er en vigtig del af det meget omtalte power-to-x, hvor man bruger grøn strøm fra for eksempel vindmøller til at producere brint. 

Brint kan bruges som et grønt brændstof – læs mere her.

»CO2-elektrolysen er i den grad en niche sammenlignet med vandelektrolyse. Brint kommer vi til at være absolut afhængige af i fremtidens energisystem,« siger Henrik Lund Frandsen.

Men det er faktisk slet ikke så tosset en idé at udnytte principperne fra Mars-maskinen som en del af klimaløsningen på vores egen planet, vurderer Henrik Lund Frandsen fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU). 

»Det er ikke bare god idé eller noget, man måske kan gøre i fremtiden. Det er noget, vi kommer til at gøre. Det er sikkert som amen i kirken,« siger professor Henrik Lund Frandsen, som forsker i faststofelektrolyse på Institut for Energikonvertering og -lagring på DTU.

Han forklarer, at det er den centrale del af MOXIE-maskinen - en såkaldt faststofelektrolyse-celle – som sørger for, at CO2 bliver opsplittet og omdannet til ilt og kulilte. Og netop denne teknologi har dansk forskning i høj grad været med til at frembringe, påpeger Henrik Lund Frandsen.

Samme teknologi på Haldor Topsøe 

I dag har den danske virksomhed Haldor Topsøe også udviklet en maskine, der på flere punkter minder om MOXIE.

»Haldor Topsøe har lavet et anlæg, som ud fra samme principper som MOXIE omdanner CO2 til kulilte og ilt,« fortæller Morten Bo Madsen, som er lektor ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han er marsforsker og en del af holdet bag iltbrygningen på Mars, og han fortæller, at MOXIE-forskerne fra NASA faktisk for nyligt besøgte Haldor Topsøe for at se den danske ’søster’-maskine.

Målet med Haldor Topsøes maskine er imidlertid ikke at producere ilt – det har vi heldigvis rigeligt af på Jorden – og heller ikke at fjerne CO2 fra atmosfæren. Målet er derimod at producere kulilte, og dermed er ilten bare et spildprodukt.

Den danske virksomhed Haldor Topsøe har udviklet et anlæg, kaldet eCOs, som ud fra samme principper som MOXIE på Mars omdanner CO2 til ilt og kulilte. Her ses et eCOs-anlæg, som er blevet solgt til et firma i Ohio, der har brug for kulilte i sin produktion. (Foto: Haldor Topsøe)

Producerer kulilte

Kulilten kan blandt andet bruges til at fremstille syntetisk brændstof, ligesom den kemiske industri og elektronikbranchen har brug for kulilte til deres produktion, forklarer Christian Wix fra Haldor Topsøe.

»Vi har arbejdet med teknologien i over 10 år, og oprindeligt havde idéen ikke noget med den grønne omstilling at gøre. Men det har ændret sig. Nu kigger vi på, hvordan man kan lave endnu større anlæg, som kan blive en del af klimaløsningen,« siger Christian Wix, som er chef for produktudvikling hos Haldor Topsøe.

Det lyder næsten for godt til at være sandt: En maskine, som kan fjerne CO2 og har ilt som det eneste spildprodukt.

Der er imidlertid også en række store og betydelige men’er, som gør, at læseren Bjarne ikke bare kan sætte en MOXIE-lignende maskine op i sin baghave og hjælpe klimaet ved at fjerne CO2 fra atmosfæren.

Spørg Videnskaben

Her kan du stille et spørgsmål til forskerne om alt fra prutter og sure tæer til nanorobotter og livets oprindelse.

Du kan spørge om alt - men vi elsker især de lidt skøre spørgsmål, der er opstået på baggrund af en nysgerrig undren.

Vi vælger de bedste spørgsmål og kvitterer med en Videnskab.dk-T-shirt.

Send dit spørgsmål til: sv@videnskab.dk

En giftig gas

For det første vil Bjarne pludselig have skabt en masse kulilte. En giftig gas, som kan slå mennesker ihjel ved indånding.

Kulilten skal altså håndteres forsvarligt og efter strikse forskrifter, men hvis man er i stand til at gøre det, kan kulilten som nævnt udnyttes som ingrediens i flere typer af industriel produktion.

Et andet problem er den lave koncentration af CO2 i vores luft på Jorden. På Mars udgør CO2 mere end 95 procent af atmosfæren. Men på Jorden er tallet kun omkring 0,04 procent.

Selvom det er heldigt for os mennesker og vores vejrtrækning, så ville den lave koncentration af CO2 i Jordens atmosfære give problemer for en maskine som MOXIE.

»Maskinen ville gå i stykker med det samme, hvis man bare satte den til at køre på luft hentet direkte fra Jordens atmosfære,« siger professor Henrik Lund Frandsen fra Danmarks Tekniske Universitet.

Energikrævende proces

Det er en særlig del af apparaturet – elektroden – som ikke vil kunne tåle den iltholdige atmosfære på Jorden.

»Men lad os sige, at vi i fremtiden kunne opfinde nye elektroder – det kan vi sikkert godt – som vil kunne holde til at komme i kontakt med luftens ilt. Så ville luften stadig have CO2 i en rigtig lav koncentration i Jordens atmosfære, og det ville gøre processen energikrævende,« siger Henrik Lund Frandsen.

Han påpeger, at opsplitningen af CO2-molekyler kræver højt tryk, høje temperaturer, energi og strøm. MOXIE-maskinen arbejder eksempelvis med temperaturer på omkring 800 grader.

»I sidste ende ville det ikke være et godt regnskab for klimaet, hvis man bare stillede en maskine op og indhentede luften direkte fra atmosfæren. Det ville være en energikrævende proces, som kun fjernede meget lidt CO2,« siger Henrik Lund Frandsen.

Skaf CO2 i ren form

Med andre ord er der ikke den store klimagevinst ved at sætte en MOXIE-lignende maskine til at køre på luft høstet direkte i atmosfæren. Der er simpelthen for lidt CO2 i luften.

Til gengæld er der ifølge Henrik Lund Frandsen stort potentiale i at udnytte princippet fra MOXIE, hvis man kan skaffe sig adgang til CO2 i ren form.

Men hvordan får man indfanget CO2, så man kan have det i ren form?

I øjeblikket arbejder man eksempelvis på at høste og fjerne CO2 direkte fra skorstenen af et kraftværk eller forbrændingsanlæg. I røgen er der typisk omkring 10-15 procent CO2.

Denne CO2 kan man indfange og opkoncentrere ved at give røgen et brusebad bestående af særlige stoffer, som binder sig stærkt til CO2’en, forklarer professor i kemi Anders Riisager fra Danmarks Tekniske Universitet. 

»Det er en velkendt teknologi, som findes og bliver brugt flere steder i verden. Potentielt kan man opnå, at et kraftværk slet ikke udleder CO2, hvis man bruger teknologien. Men problemet er, at metoden er dyr og energikrævende,« forklarer professor Anders Riisager, som fortæller, at metoden til CO2-fangst er kendt under betegnelsen aminskrubning.

På Mars består mere end 95 procet af atmosfæren af CO2. Selvom vi taler meget om CO2 på Jorden, er tallet langt mindre her - på vores planet udgør CO2 kun omkring 0,04 procent af atmosfæren. (Foto: Shutterstock)

En dyr metode

Generelt vil denne CO2-fangst-metode ’stjæle’ omkring en tredjedel af den energi, som et kraftværk producerer. Og det har ifølge Anders Riisager været den helt store showstopper for teknologien indtil videre.

»Hvis man virkelig vil implementere det, skal man bruge voldsomme investeringer, og det har man været tilbageholdende med indtil nu, da det er uklart, hvem der skal betale regningen,« siger Anders Riisager, som blandt andet selv er en del af et forskningsprojekt, som forsøger at gøre CO2-fangst-metoden billigere.

Men altså: Det er allerede muligt at bruge metoden til at indfange ren CO2, som kan bruges i en MOXIE-lignende maskine.

På den måde sørger man samtidig for, at kraftværket ikke sender mere CO2 ud i vores atmosfære.

Men findes der også teknologier, som direkte kan fjerne den CO2, som allerede er blevet udledt til vores atmosfære – og dermed modvirke klimaforandringerne, sådan som læseren Bjarne foreslår?

Fjern CO2 fra luften

Ja, lyder svaret fra Anders Riisager, som påpeger, at teknologien er kendt som direct air capture (DAC).

»Det er helt klart muligt, og der er flere virksomheder, som kan gøre det. Men det er ikke særlig effektivt. Grundlæggende virker teknologien bedst, jo højere koncentrationen af CO2 er. Så derfor er det nemmere at gøre den slags på Mars,« siger han.

Uanset hvordan man indfanger og opkoncentrerer CO2, er der ikke helt enighed blandt forskerne om, hvad man skal gøre ved den.

To muligheder for CO2

Grundlæggende er der ifølge Anders Riisager to muligheder for at skaffe sig af med CO2’en:

  • Man kan opbevare og gemme CO2’en væk. Eksempelvis i de gamle olie- og gasdepoter.
  • Man kan genbruge CO2’en. Eksempelvis ved at køre den igennem en maskine som MOXIE, som producerer kulilte, der kan bruges af industrien.

»I sidste ende er den bedste løsning nok at gøre begge dele i stedet for enten-eller. Men hele diskussionen er ikke altid så nuanceret, som man godt kunne tænke sig,« siger Anders Riisager. 

»I bund og grund handler det om, at hvis man kan få opkoncentreret CO2, er der rigtig mange muligheder,« tilføjer han.

CO2-fangst handler grundlæggende om at indfange og opkoncentrere CO2. Når først man har gjort det, kan man enten gemme CO2'en væk (lagre den) eller udnytte den til produktion - eksempelvis i en MOXIE-lignende maskine, som udnytter CO2'en til at producere kulilte og ilt. (Illustration: Shutterstock/Videnskab.dk)

Læseren har (næsten) ret

På Haldor Topsøe mener Christian Wix også, at læseren Bjarne har haft fat i den lange ende med sin tankegang om at hjælpe klimaet med en MOXIE-lignende maskine.

»Grundlæggende har læseren jo ret. Der skal bare tilføjes et ekstra trin, som er en maskine, der kan tage CO2 ud af atmosfæren og opkoncentrere den,« siger han.

Med disse ord vil vi sige tusind tak til læseren Bjarne for sin klimavenlige idé fra Mars. Der er en T-shirt på vej til dig.

Også en stor tak til de fire eksperter - Henrik Lund Frandsen, Anders Riisager, Christian Wix og Morten Bo Madsen – for at gøre os klogere på, hvordan man kan håndtere og udnytte CO2 her på vores egen planet.

Hvis du selv har et spørgsmål, som du gerne vil have forskere til at besvare, så send det endelig til os på sv@videnskab.dk.  

Fakta: Produktion af kulilte

Kulilte, også kaldet kulmonoxid (CO) er en giftig gas, som kan dræbe mennesker ved indånding.

Flere industrier udnytter og omdanner imidlertid kulilte i deres produktion. Eksempelvis kan man bruge kulilte i produktionen af elektronik, kemikalier og syntetisk brændstof.

I dag kan industrien købe flasker med kulilte, som blandt andet stammer fra naturgas.

Transporten af disse flasker har imidlertid skrappe krav på grund af den farlige gas – og det gør transporten dyr og besværlig.

Derfor var den oprindelige idé med Haldor Topsøes MOXIE-lignende maskine (kaldet eCOs) at sælge anlægget til virksomheder med behov for kulilte, som dermed selv kunne have en lille lokal produktion af kulilte og slippe for den dyre transport af gassen.

»Det kræver kæmpestore anlæg at producere kulilte fra naturgas. I USA har man måske to-tre anlæg, som ligger sydpå. Så hvis en virksomhed i Ohio skal bruge kulilte, skal den fragtes meget langt, og det er både dyrt og farligt,« forklarer Christian Wix fra Haldor Topsøe.

»Så oprindeligt var idéen bag vores anlæg at dække et behov for kulilte hos en særlig niche af virksomheder. Men nu er vi i gang med at videreudvikle og opskalere teknologien, så det bliver en del af den grønne omstilling og power-to-x-anlæg,« siger han.

Han tilføjer at flere virksomheder allerede har købt det mindre anlæg til lokal produktion af kulilte.

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 podcasts herunder. Du kan også findes os i din podcast-app under navnet 'Videnskab.dk Podcast'.

Videnskabsbilleder

Se de flotteste forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om det betagende billede af nordlys taget over Limfjorden her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk