Fangst av CO₂ i en ny dimensjon

Med sement i blodet

Professor Lars-André Tokheim, som har vært veileder for Ron, har jobbet med sementindustrien siden 1994, først som stipendiat fram til 1998, deretter som prosessingeniør og leder for prosessavdelinga i Norcem fram til 2006. Men nå jobber han ved Universitetet i Sørøst-Norge (USN) og har fremdeles et nært samarbeid med sementprodusenten, som ligger bare 10 km fra campus.

«Da muligheten bød seg med prosjektstøtte fra CLIMIT på 3,5 år, passet det veldig fint å ta med en doktorgradsstipendiat i prosjektet,» sier Tokheim. «Det å ha en slik ressurs tilgjengelig, en person som kan dedikere all sin tid til prosjektet, er svært verdifullt. Og i Ron fikk vi inn en helt spesiell kompetanse som løftet prosjektet flere hakk,» framholder han. «Han er den flinkeste PhDen jeg har hatt. Ron har mestret alt fra lab-arbeid, via teknisk problemløsning, prosessdesign, modellering og simulering til selve skrivejobben,» oppsummerer en stolt professor.

For industrien er dette også verdifullt, da de har fått tilgang til nye resultater som kan bringe ned kostnadene for CO₂-fangst.

Ron Mangalam Jacob

Kommer fra: India

Mastergrad: Prosessteknologi ved USN i 2017

PhD-grad: August 2023 “CO₂ capture through electrified calcination in cement clinker production”

Jobb: Begynner nå hos Hydro på Herøya. Der vil doktorgraden hans kunne komme til god nytte.

Kan fange mer enn 78 % CO₂

Prosjektet til Ron omhandler elektrifisering av kalsineringsanlegget, det vil si den delen av et sementovnssystem som frembringer mesteparten av CO₂en. Ved å elektrifisere kalsinatoren elimineres CO₂ fra forbrenningen, og gassen som kommer ut, er tilnærmet ren CO₂. Dermed kan man sende CO₂en videre, enten til bruk eller til lagring, uten behov for et separat fangstanlegg.

Det meste av kalsineringsreaksjonen skjer i kalsineringsanlegget, og prosjektets hovedmål var å finne et passende design for den elektrifiserte reaktoren. Resultatene viser at CO₂-utslippene kan reduseres med rundt 78 % ved å bruke en elektrifisert kalsinator i stedet for en brenseldrevet reaktor, forutsatt at en fornybar strømkilde er tilgjengelig. Dette er en stor mulighet for all sementindustri, og arealet som trengs for CO₂-fangst kan trolig også reduseres betydelig.

«Norcem i Brevik bygger for tida et fangstanlegg basert på absorpsjon, og dette anlegget skal fange ca. 50 % av CO₂en i røykgassen. Vi mener det seinere vil være mulig å kombinere absorpsjon med elektrifisering av kalsinatoren, slik at man på sikt vil kunne fange tilnærmet all CO₂ fra fabrikken i Brevik, så det et stort potensial i denne prosessen,» sier Tokheim.

Ikke vært mulig å gjennomføre uten støtten fra CLIMIT

Christoffer Moen, prosjektansvarlig fra Heidelberg Materials, understreker at dette prosjektet ikke hadde kunnet ble gjennomført i Norge uten støtten fra CLIMIT. «Dette er et viktig prosjekt for oss i og med at det er så direkte koblet til våre industrielle prosesser – det er en reell case. Prosjektet har dannet et godt grunnlag for Heidelberg Materials videre vurderinger som gjelder teknologiskutvikling av egne fabrikker,» sier Moen. 

Elektrifisering av sementproduksjon (ELSE)

Det er utviklet en egen produksjonsmodell for sementklinkeren som er validert mot fullskala eksperimentelle resultater. Videre er det gjort studier av to forskjellige elektrifiserte roterende kalsinatorer, én med intern oppvarming og en annen med ekstern oppvarming, både eksperimentelt og ved matematisk modellering. Den internt oppvarmede roterende kalsinatoren er et nytt konsept utviklet under dette arbeidet.

«I mitt arbeid ble det konkludert med at en fluidiseringsreaktor er best egnet for elektrifisering, da den krever mindre energi enn roterende kalsineringsanlegg,» sier Ron. «For et eventuelt videre arbeid foreslår vi å bygge en elektrifisert fluidiseringsreaktor for å utføre eksperimenter ved høy temperatur og verifisere de lovende resultatene oppnådd i dette doktorgradsarbeidet.»

«Vi gleder oss over de spennende resultatene fra ELSE-prosjektet og ser frem til hvordan dette vil videreføres» sier Jørild Svalestuen, saksbehandler i CLIMIT. 

Litteraturliste

https://drive.google.com/file/d/1vZtXq80QAIKu9Gm1CxxcT6WluGdcEbM_/view?usp=sharing