29.04.2025
Rent hydrogen med hybrid CO₂-fangst
MACH-2-prosjektet har utviklet en hybrid prosess for hydrogenproduksjon fra naturgass med høy effektivitet og CO2-fangstrate. Kombinasjonen membranteknologi og flytendegjøring gir høy energieffektivitet og stor grad av renhet i sluttproduktene.
Prosjektet MACH-2 har vært et samarbeid mellom SINTEF Industri, SINTEF Energi og NTNU. CLIMIT støttet prosjektet med 7,5 millioner kroner.
Viktig energibærer
Hydrogen er en viktig energibærer i omstillingen til et lavutslippssamfunn. For å redusere klimagassutslippene knyttet til hydrogenproduksjon fra naturgass, må CO2 fanges og håndteres effektivt. MACH-2-prosjektet, som pågikk i perioden 2019 til 2024, utviklet en ny prosess som integrerer to etablerte fangstteknologier. – Vår tilnærming har vært å kombinere hydrogenproduksjon gjennom protonisk membranreformer (PMR)-teknologi, og lavtemperatur CO2-fangst gjennom flytendegjøring i en ny, integrert prosess der begge teknologiene brukes innenfor sitt optimale driftsområde, sier Thijs Peters, prosjektleder i SINTEF Industri.
CO2-renhet og brennverdi
Membranteknologien utnytter keramiske materialer til å produsere hydrogen fra naturgass som reformeres på membranene. Prosessen drives ved hjelp av elektrisk strøm og intern varme som genereres når hydrogenet separeres ut gjennom membranen. Restgassen som ikke passerer gjennom membranen, inneholder CO2, vanndamp og noe gjenværende hydrogen. – Membranene fungerer godt til å hente ut hydrogen, men det er en grense for hvor mye vi bør ta ut før det går ut over effektiviteten. Derfor lar vi en andel bli igjen og fanger CO2 i neste trinn, sier Peters videre. Restgassen behandles deretter i en separat enhet der CO2 gjøres flytende ved hjelp av kjøling og trykkøkning.
“Dette gjør det mulig å oppnå høy CO2-renhet og samtidig utnytte de gjenværende verdifulle molekylene i restgassen, som enten kan resirkuleres tilbake til membranprosessen eller brukes som energikilde i prosessen. På systemnivå separerer det foreslåtte konseptet ut rundt 99 % av både H2 og CO2, selv når membranen driftes ved relativt lav hydrogengjenvinning, noe som resulterer i energieffektiv H2-produksjon med lav karbonintensitet.”
Thijs Peters, prosjektleder i SINTEF Industri
Modellvalidering
I løpet av prosjektperioden ble det gjennomført flere eksperimenter. Membranstabilitet ble blant annet testet i opptil 1800 timer, med variasjoner i gass-sammensetning og hydrogenuttak. Flytendegjørings-eksperimenter ble gjennomført med gassblandinger som inneholdt hydrogen, metan og karbonmonoksid. Av den grunn ble Cold Carbon Capture Pilot-riggen i Trondheim oppgradert for å håndtere disse eksperimentene. De viste at CO2 kunne separeres med opptil 99,9 % renhet, med trykk mellom 40 og 70 bar og temperaturer ned mot -55 °C. – Vi sammenlignet resultatene med simuleringsmodeller. Modellene samsvarte godt med eksperimentene, noe som gir oss tillit til videre bruk av simuleringer i design av fremtidige systemer, sier prosjektlederen i SINTEF Industri.
Lavt energitap og høy fangstrate
Gjennom simulering og optimalisering har MACH-2 utviklet en flytskjemamodell for hele prosessen. Den viser at en integrert prosess gir høyere energieffektivitet og lavere CO2-utslipp, sammenlignet med mer konvensjonelle prosesser for hydrogenproduksjon med fangst av CO2. Det indikerer at konseptet er økonomisk konkurransedyktig.
Klar for neste fase
Resultatene videreføres nå i nye prosjekter, blant annet et planlagt demonstrasjonsanlegg med hydrogenproduksjon på 50 kg per dag. Teknologien benyttes også i europeiske prosjekter der membranene brukes til fangst fra biogass.