“Om CO₂-gassen kommer fra gasskraftverk, kullkraftverk eller industri er det nesten aldri snakk om 100 prosent ren CO₂.”

Gaute Svenningsen, Institutt for energiteknikk på Kjeller utenfor Oslo

​Avhengig av hvor godt CO₂-gassen er renset vil den inneholde større eller mindre urenheter i form av partikler, vann, svovel- eller nitrogenforbindelser.

CO₂ i ulike blandinger
I prosjektet Svenningsen leder er målet å finne ut hvor mye urenheter som kan aksepteres. Mange av urenhetene kan reagere og danne produkter som kan ødelegge stålrørene som skal transportere CO₂.

– Hvis vi ser for oss infrastruktur for CO₂-transport med mange ulike kilder, vil CO₂ kunne inneholde ulike urenheter som både hver for seg og blandinger kan føre til ødeleggende reaksjoner, sier Svenningsen.

– CO₂ fanget fra et kullkraftverk kan for eksempel inneholde små mengder svovelgass. Hvis denne møter vann og oksygen kan det dannes svovelsyre som kan etse bort stålet i en rørledning.

CO₂ fra andre kilder kan inneholde andre urenheter som kan gi andre reaksjonsprodukter, inkludert faste partikler. Partikler i gassen eller løsrevne partikler fra korrosjonsprosesser kan også skape problemer, ikke minst for endestasjonen der CO₂ injiseres i undersjøiske lagre.

Labforsøk
Alle forsøkene foregår i et laboratorium på Kjeller, der CO₂ tilsettes ulike typer urenheter fra separate kilder i svært nøyaktige doser og med bestemte tidsintervaller. Deretter måles effekten over tid på stål tilsvarende det som brukes i rørledninger.

– Korrosjon og krysskjemiske reaksjoner blir studert i autoklav- og strømningsløpssystemer der vi har nøyaktig kontroll på alle variablene, forklarer Svenningsen. Spektrometre, laserlys, infrarødt lys brukes for å måleinnholdet av urenheter og reaksjonsprodukter.

Dersom urenheter forsvinner fra en gassblanding er det et tegn på at det foregår en kjemisk reaksjon, noe som stort sett er uønsket.

Små mengder, store konsekvenser
– Det vi har sett er at det vi normalt vil regne som svært små mengder urenheter kan få store konsekvenser over tid. CO₂ med svovelsyre kan ete seg gjennom 40 mm stålrør på et år, sier Svenningsen.

– Når det er planer om å transportere mange millioner tonn CO₂ over mange kilometer i mange år framover, er det viktig at ikke kostbare rørledninger ruster bort i løp av kort tid. Med kunnskap om hvor mye, og hvilke, urenheter infrastrukturen kan tåle over tid er det mulig å stille presise krav til rensing av CO₂ fra ulike kilder før transport og lagring.

Prosjektet vil legge grunnlag for å anbefale grenseverdier for ulike typer urenheter i CO₂ -blandinger som transporteres i rørledninger. Kunnskapen vil være avgjørende for alle som har ansvar for drift av rørledninger og andre anlegg som håndterer urent CO₂.

Olje- og energiminister Kjell-Børge Freiberg startet høynivå-sesjonen på årets CLIMIT Summit etterfulgt av Patrick Child fra EU-kommisjonen og Angelos Kokkinos fra det amerikanske energidepartementet (DOE) og representanter fra sentrale aktører innen CCS-verden.

CLIMIT støtter nå neste bølge av fangstprosjekter. Dette er prosjekter som potensielt vil bruke lagringsinfrastrukturen til det norske fullskala demonstrasjonsprosjektet. Selv i internasjonal sammenheng bidrar CLIMIT til fremgang.

“Sammen med midler fra svenske myndigheter støtter CLIMIT testing av fangstteknologi ved PREEM-raffineriet i Sverige. Dette prosjektet kan muligens føre til at Preem kan bruke det planlagte lageret i Nordsjøen.”

Kjell-Børge Freiberg, OED

Han understreket at fullskalaprosjektet ikke ville ikke vært mulig uten CLIMIT som har støttet utviklingen av alle trinn i verdikjeden: Fangst, lagring og transport.

Administrerende direktør i Gassnova, Trude Sundset, understreket også betydningen av internasjonalt samarbeid.

“Vi lærer noe hver dag, og det er derfor viktig at vi utveksler kunnskap og trekker i samme retning. Det er akkurat det vi gjør på CLIMIT Summit. Vi har gått inn med støtte til Preem-prosjektet og i morgen vil vi inngå en avtale med det amerikanske energiinstituttet NETL for utveksling av personell mellom våre fagmiljøer. Det er avgjørende at vi alle jobber sammen for å akselerere teknologiutvikling og implementering av CCS i industriell skala.”

Trude Sundset, Gassnova

På CLIMIT Summit har vi også bred deltakelse fra industrien og potensielle sluttbrukere av CCS-teknologien, med innledere fra blant annet Total, Equinor, Mo Industripark, Eyde-klyngen, Preem AB, Norsk industri og Norsk olje og gass.

CLIMIT er det norske programmet for forskning, utvikling og demonstrasjon av teknologi for fangst, transport og lagring av CO2. Det internasjonale energibyrå IEA og FNs klimapanel IPCC er enige om at å nå Paris-målene uten CCS vil være ekstremt krevende.

Gjennom forskningsprogrammet CLIMIT samarbeider Gassnova og Norges forskningsråd for å finansiere CCS-prosjekter med ca. 200 MNOK årlig.

 

 

 

CLIMIT har stort fokus på industrirelevante prosjekter og prosjekter som kan bidra til akselerert implementering av fullskalaprosjekter, og mange av prosjektene som fikk støtte jobber med nettopp dette.

I løpet av 2018 ble det avholdt fem ordinære og et ekstraordinært programstyremøte hvor det totalt ble bevilget 144,5 millioner kroner til 42 nye CLIMIT-Demo prosjekter.

Disse CLIMIT-Demo-prosjektene fikk støtte

CHEOP CC phase 2; Prototech AS, fangst
IMPRESS v2 , SINTEF Industri fangst
ISO-utlysning, S.T. Munkejord, SINTEF Energi,kjede
ISO-utlysning, A. Dugstad, IFE, kjede
ISO-utlysning, IOM Law; IOM Law, kjede
SN/K-544 ledelse, IOM Law, kjede
CO₂ EOR – Brage kasusstudie, Aker Solutions AS, lagring
Konvertering av naturgass til H₂ og CO₂, CoorsTek Membrane Sciences AS, fangst

“Fangst av CO₂ med solventer har vært gjort i mange år, men metoden baserer seg på teknologi utviklet på1930-tallet.”

Dag A. Eimer, konsulent i Sintef Tel-Tek og professor ved Høyskolen i SørøstNorge

Fjell, SINTEF Tel-Tek og CMR Prototech har sammen med Equinor de siste ti årene arbeidet med å utvikle et mer effektivt og mindre plasskrevende fangstanlegg.

Høye piper tar plass

– Bruken av solventer handler om å gi kjemikaliene tilstrekkelig tid og kontakt med røykgassen til å kunne binde CO₂, forklarer CTO i Fjell, Asbjørn Strand.

Tradisjonell fangst gjøres ved at avgasser slippes ut gjennom en høy pipe. På veien opp møter røyken CO₂-bindende kjemikalier – såkalte solventer – som sprøytes ned fra toppen og sidene og absorberer CO₂. Solventen blir så ført over i en desorber der CO₂ frigjøres fra solventen.

“Absorbsjonsmetoden kan kreve en flere titalls meter høy pipe. Det betyr at du får et fangstanlegg som krever betydelig plass, noe som både begrenser anvendelsesområdene og gir betydelige investeringskostnader”

Asbjørn Strand, CTO i Fjell

Mens mange prosjekter innenfor CLIMIT har bidratt til å utvikle mer effektive og rimeligere solventer, har Fjell Technology Group sett på forbedringsmuligheter ved selve fangstanlegget.

Roterende pakninger

– Enkelt forklart har vi utviklet et kompakt anlegg som ved hjelp av en roterende teknologi øker overflaten på aminet. Dette reduserer behovet for tid røykgassen behøver i fangstenheten, noe som igjen reduserer størrelsen på anlegget, forklarer Strand.

Metoden gjør det også mulig å benytte konsentrerte og viskøse solventer som mer effektivt absorberer CO₂. Det er likegyldig hvilke typer solvent som benyttes. Teknologien er solventnøytral.

Fjell Technology Groups samarbeid med equinor, SINTEF Tel-Tek og CMR Prototech begynte allerede i 2007. Da utviklet gruppen, under ledelse av Equinor, en kompakt «stripper» eller desorber som separerer CO₂ og solventer etter karbonfangst.

Det er den samme gruppen som står bak den nye piloten på absorberdelen av fangstanlegget, som nå testes i SINTEF Tel-Teks regi hos Høgskolen i Sørøst-Norge i Porsgrunn.

– Arbeidet med å utvikle absorberen stoppet opp i 2012, men etter avtale med Equinor overtok vi rettighetene og tok opp igjen arbeidet i 2015. Da hadde vi fått ideen til hvordan vi kunne løse absorpsjonsprosessen. Vi søkte, og fikk støtte fra, CLIMIT, noe som har vært helt avgjørende for at vi har kommet dit vi er i dag, sier Strand.

Equinor har også bidratt med finansiering. Teknologien er fremdeles umoden, men målet er å være klar med et kompakt anlegg som kan få et bredt anvendelsesområde, både i industrien og på oljeplattformer i løpet av 2020.

I tillegg til å være plassbesparende, vil konseptet også være rimeligere enn tradisjonelle fangstanlegg.

– Investeringskostnadene vil være betydelig lavere, og det ser også ut til at de operasjonelle kostnadene vil være noe lavere, sier Strand.

Lagring er avgjørende

Skal karbonfangstanlegget bli kommersielt interessant, er det imidlertid avgjørende at en infrastruktur for transport og lagring kommer på plass. Madsen er spent på når fullskalaprosjektet for karbonfangst kommer i gang, men har tillit til at det vil skje etter planen.

– Nesten alle scenarier for hvordan vi skal kunne nå to-gradersmålet fra Parisavtalen forutsetter fangst av CO₂ fra kraftverk og industri. Vi har ikke noe alternativ til også å ta i bruk karbonfangst, sier Strand.

– Jo tidligere vi kommer i gang, desto bedre.