LAUNCH – Lowering absorption process uncertainty, risks and costs by predicting and controlling amine degradation

LAUNCH prosjektet var finansiert gjennom ACT programmet og involverte 11 forskjellige partnere (både forskningsmiljøer og industri) fra USA og fra 4 europeiske land (Nederland, Tyskland, Storbritannia, Norge). Tre av partnere var norske.

Prosjektet hadde som hensikt å fremskynde implementeringen av CCUS ved å forsøke å løse en av de viktigste hindringene for oppskalering. Solvent degradering er en kjent ulempe med bruk av kjemiske absorbenter for å fange CO₂, da det medfører økte driftskostnader (driftsproblemer, utskifting av solvent, behandling av væskeavfall, bruk av kostbare behandlingsstrategier for å unngå utslipp av uønskede forbindelser).

Prosjektet var delt i sju arbeidspakker:
WP1 Predicting degradation
WP2 Controlling degradation
WP3 Closing degradation knowledge gaps
WP4 Development of LAUNCH solvent qualification program
WP5 Demonstration of LAUNCH solvent qualification program
WP6 Techno-economic evaluation
WP0 Management, dissemination and exploitation

Disse arbeidspakkene var sterkt sammenkoblet gjennom intensiv utveksling av data og modeller. I LAUNCH ble det jobbet med åpne («generiske») solventer. Dette gir mulighet til å publisere dataene, og at erfaringene kunne gjøres tilgjengelig for bredere bruk. Både testmetodene og mottiltakene som ble vurdert er imidlertid anvendelige for et mye bredere spekter av solventer, inkludert kommersielle, proprietære aminsolventer.

Hva var målet til prosjektet?
Prosjektets hovedmål var å fremskynde implementeringen av CO₂-fangst i forskjellige industrier og utvikling av nye solventer ved å etablere en «fast-track», kostnadseffektiv og risiko reduserende-strategi for å forutsi og kontrollere degradering av solventer for CO₂ fangst.

Sekundære mål var:
1) Utvikle strategier for å kontrollere degradering, minimere solvent tap og således miljøpåvirkningene av CO₂-fangst;
2) Utvikle evnen til å forutsi degradering av (nye) solventer for CO₂-fangst
3) Utvikle og demonstrere LAUNCH solventkvalifiserings program som fokuserer på problemstillinger relatert til forhold ved solventdegradering.

Hva har prosjektet gjort av aktiviteter?
Flere aktiviteter var adressert for å nå de overordnede målene for prosjektet. Fokus var CO₂ fangst med aminer og de norske partnerne var spesifikt involvert i bl.a. utvikling av raske metoder for solvent evaluering (fokus på solvent degradering og utslipp) og utvikling av teknologier for å minimere degradering (materialutvikling og testing).

Hva har prosjektet oppnådd? Ble målene til prosjektet oppnådd?
LAUNCH har bidratt til å akselerer implementering av karbon fangst med å arbeide med kunnskaps gap knyttet til solvent degradering i absorbsjonsbasert fangst av eksosgass fra industrielle kilder (post-combustion capture). Her har solvent behandling og kontroll av solvent degradering hatt hovedfokus. Bedre kontroll av degradering fører til mindre utslipp og mindre avfalls mengder, dette vil gjøre det miljømessige fotavtrykket til fangst anlegg lavere, forhåpentligvis også føre til økt offentlig aksept av teknologien.

Noen spesifikke høydepunkter fra prosjektet:
• Etablering av en database for deling av eksperimentelle datasett fra degraderings forsøk.
• Veldesignede små skala rigger kan gi samme degraderingsprofiler i solventer som tester utført i større pilot anlegg, dette gir en stor fordel i å redusere risiko i implementeringen av karbon fangst (spesielt kostnadsmessig).
• Prosjektet var en del av den lengst kjørende pilot kampanje med solventen CESAR1, som skapte unike og verdifulle data og kunnskap om solvent behandling og tiltak for å redusere degradering.
• Arbeidet i LAUNCH har gitt en økt forståelse av korrosjon, skumming, flyktighet, og influensen av jern i solventer.
• I prosjektet ble det for første gang i verden bygget og operert en pilot anlegg som ikke inneholdt metall.
• I prosjektet ble det testet og videreutviklet teknikker for å motvirke solvent degradering.
• Det ble publisert et design av en LAUNCH rig som kan benyttes for risiko redusering av implementering av karbon fangst, samt en protokoll for kvalifisering av solventer.

Alle resultater fra de Norske partnerne vil bli publisert. Skriving av publikasjon vil fortsette, men så langt er bidrag til «open-access» publikasjoner følgende:
• Høisæter, KK. Vevelstad, SJ., Braakhuis, L., Knuutila, HK. Impact of Solvent on the Thermal Stability of Amines. Ind. Eng. Chem. Res, 2022, https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c01934
• Vevelstad, SJ., Grimstvedt, A., Francois, M., Knuutila, HK., Haugen, G., Wiig, M., Vernstad, K. Chemical Stability and Characterization of Degradation Products of Blends of 1-(2-Hydroxyethyl)pyrrolidine and 3-Amino-1-propanol. Ind. Eng. Chem. Res 2022, https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c03068
• Buvik, V., Høisæter, KK., Vevelstad, SJ., Knuutila, HK. A review of degradation and emissions in post-combustion CO₂ capture pilot plants. Int. J. Greenh. Gas Control, 2021, https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2020.103246
• Høisæter, KK., Vevelstad, SJ., Braakhuis, L., Knuutila, HK. The Impact of the Solvent on the Thermal Stability of Amines. Ind. Eng. Chem. Res., 2022, https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c01934
Utvalgte konferanse proceedings med norske partnere involvert:
• Høisæter, KK., Buvik, V., Nordberg, A., Vevelstad, SJ., Grimstvedt, AM., Knuutila, HK. An Experimental Assessment on the Impact of Amine Concentration on the Oxidative Degradation of Amines. Proceedings of the 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference (GHGT-16) http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4286486
• Moser, P; Wiechers, G; Schmidt, S; Rochelle, GT; Knuutila, HK; Vevelstad, SJ; Monteiro, J; Gravestein, P; Figueiredo, RV.; Goetheer, E. Demonstrating solvent management technologies for an aqueous AMP/PZ solvent. Proceedings of the 15th Greenhouse Gas Control Technologies Conference., http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3812211
• Ros, J., Huizinga, A., Gravesteijn, P., Hermansen, J., Larsen, O., Engebretsen, T., Wiig, P-A., Pedersen Heer, JR., van Os, P., Garcia Moretz-Sohn Monteiro, J, Construction and Operation of a non-Metallic Pilot CO₂ Capture Rig (December 8, 2022). Proceedings of the 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference (GHGT-16) http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4297087
• Francois, M.; Hartono, A.; Svendsen, HF; Hoff, KA; Knuutila, HK. Design and operation of water-wash sections to minimize MEA emissions. Proceedings of the 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference (GHGT-16), http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4282196

Fremtidige planer?
Den oppnådde forståelsen av degradering, plast som materiale og eksperimentelle data vil bli/er brukt i flere prosjekter og aktiviteter. Noen eksempel av prosjekter er NCCS, MEDORA, SCOPE og AURORA. Data from degraderings databasen utviklet i LAUNCH vil bli benyttet i prosjekter og student arbeid, og også data (åpne data) fra nye degraderings eksperimenter vil bli lagt inn i databasen.