Har utviklet ny membranteknologi for karbonfangst

Kostnadseffektiv fangst av CO₂ fra biogassanlegg og industrien

Med støtte fra CLIMIT-FoU har teknologiselskapet CondAlign, sammen med forskere fra SINTEF og NTNU, utviklet en membranteknologi som skal bidra til kostnadseffektiv fangst av CO₂ fra biogassanlegg og industrien.

Membraner har som egenskap at de skiller ut utvalgte stoffer og kan derfor være energieffektive for separasjon av gasser, som for eksempel CO₂. Utfordringen med de membranene som hittil har vært i markedet et at ytelsen er for lav og kostnaden for høy til at teknologien blir konkurransedyktig. Men ved hjelp av nanopartikler og elektrisitet har forskergruppen forbedret CondAlign sin unike teknologi på en måte som gjør den meget relevant for gass-separasjon og CO₂-fangst.

Nyskapende produksjon av membraner

Et tverrfaglig team, bestående av 15 forskere og produktutviklere fra SINTEF, NTNU og CondAlign, har klart å fremstille membraner på en helt ny måte. Kort fortalt har man ved hjelp av ørsmå partikler og elektriske felt klart å manipulere nanopartiklenes plassering og orientering i membranen, som har vist seg svært gunstig for separasjon av gasser. Partiklene er organisert etter et bestemt mønster, slik at bruken av nanopartikler blir mer kostnadseffektiv og egenskapene til membranen forbedres.

Den nyskapende teknologien inngår som ledd i CondAligns kompetansesatsing på fremtidig nye anvendelser av den unike CondAlign teknologien. Teknologien var opprinnelig et resultat av grunnforskning ved Institutt for energiteknikk i Oslo. Grunnteknologien benyttes i dag til å opplinjere termisk eller elektrisk ledende partikler gjennom en 10-100µm tykk polymerfilm, såkalt «through-plane» CondAlign teknologi. Disse polymerfilmene produseres kostnadseffektivt på industriell rull-til-rull maskin hos CondAlign. Innovasjonen er blant annet implementert i en ny type EKG-elektrode, sammenføying av 3D elektronikk og smarte etiketter.

Har søkt patenter på prosessen

CondAlign sendte allerede i 2019 to patentsøknader for å beskytte immaterielle rettigheter, basert på resultater fra den unike prosessen som ble oppnådd i laboratorier. En av disse er innvilget i Norge, og en avgjørelse på den internasjonale søknaden er ventet innen utgangen av året.

– Som et innovasjonsprosjekt for industrisektoren (IPN) har fokus for MembrAlign vært rettet mot bærekraftig verdiskapning og tilgjengeliggjøring av denne nye kunnskapen og løsningene, sier Linn Cecilie Sørvik, leder for produktutvikling i CondAlign.

– I løpet av de fire årene forskning og utprøving pågikk oppnådde vi fire av de fem målene som innledningsvis ble satt for prosjektet. Resultatene har demonstrert «Proof of Concept» i å kunne opplinjere nanopartikler «in-plane» i en polymerfilm med nanotykkelse. Dette er internasjonalt unike forskningsresultater.

Hun viser i denne sammenheng til at man i forsøk med den nye   membranfremstillingsmetoden kan øke CO₂-transporten gjennomsnittlig med 34% uten at det påvirker selektiviteten av CO₂/N₂.

Mer fleksibel – mindre energikrevende

Anvendt i fangst av CO₂ kan teknologien gi løsninger som er mer fleksible og mindre energikrevende enn for eksempel amin-teknologi. Den enkle forklaringen er at organiseringen av nanopartiklene brukes til å påvirke hvordan CO₂ fra røykgass transporteres gjennom membranen. Plasseringen og orientering av nanopartiklene gjør at det dannes et effektivt filter som sørger for at gassen som skal separeres ut går raskt gjennom, mens de øvrige gassene møter mer motstand. Løsningen er at membranen initialt utsettes for et kraftig elektrisk felt, som gjør opplinjeringen, eller byggingen av det spesielle filtermønsteret, mulig. Det er denne prosessen som danner grunnlag for CondAligns patentsøknader.

Passer for småskala installasjoner

– Kunnskapen fra CLIMIT-prosjektet er viktig for pågående produktutvikling og er videre en del av CondAlign sitt teknologiveikart. Innovasjonen er et godt grunnlag for fremtidig produksjon av membraner med den teknologien vi har utviklet for gasseparasjon. Potensielle anvendelser er småskala installasjoner i industrien, landbruket, avfallsanlegg og bioraffinerier. Polymermembraner er attraktivt fordi de gir mindre fotavtrykk og ikke krever bruk av skadelige kjemikalier, påpeker Sørvik.

Har oppnådd svært gode resultater

I MembrAlign-prosjektet ble det fokusert på rensing av CO₂ fra røykgass, men teknologien kan også være aktuell i for-forbrenning, eller fjerning av CO₂ fra naturgass eller biogass.

– MembrAlign-prosjektet har vært en suksess fordi man ved å kombinere kompetanse fra ulike fagmiljøer og jobbe strukturert mot felles mål har lykkes med å oppnå svært gode resultater, sier Åse Slagtern som er saksbehandler i CLIMIT-FoU. – Vi er overbevist om at den teknologien som prosjektet har utviklet vil få betydning i arbeidet for å redusere utslipp av klimagasser.