Effektiv CO₂-fangst fra foredlet avfallsbrensel ved bruk av CLC-teknologi («CLC-SRF»)

Bakgrunn og hensikt med prosjektet?
CO₂-utslippene fra forbrenning av foredlet avfallsbrensel i EU er anslått til ca 18 millioner tonn per år (ERFO – European Recovered Fuel Organisation, 2015). Videre antas markedet for slike brensler å kunne øke og medføre CO₂-utslipp på mer enn 60 millioner tonn per år. Foredlet avfallsbrensel inneholder en god del biogent materiale. CO₂-fangst fra disse anleggene vil derfor kunne representere en betydelig reduksjon av CO₂-utslipp, samt negative («klima-positive») CO₂-utslipp.

Foredlede avfallsbrensler egner seg godt i konvensjonelle fluidised-bed kjelanlegg, noe som har vært gjort i kommersiell skala i mange år. Tanken bak dette prosjektet er å ta det videre til en fluidised-bed CLC (Chemical Looping Combustion) prosess. Avfall som brensel i CLC har tidligere ikke blitt demonstrert og representerer dermed en ny løsning for CO₂-innfanging fra avfall, med potensiell høy fangsteffektivitet og lavt energitap.

Hva var målet til prosjektet?
Prosjektets hovedmål var å evaluere muligheten for, og eventuelle fordeler, ved å anvende CLC-teknologien for CO₂-fangst fra forbrenning av foredlet avfallsbrensel.

Hva har prosjektet gjort i form av aktiviteter?
Prosjektet har hatt følgende hovedaktiviteter:
• Testing av CLC-teknologi med foredlet avfallsbrensel i SINTEF Energi sin 150 kW pilotenhet med bruk av oksygenbærermaterialer basert på rimelige mineraler (ilmenitt og manganoksid).
• Evaluere mulig gjenbruk, eller annen anvendelse, av brukte oksygenbærermaterialer.
• Gjennomføring av tekno-økonomisk studie og LCA for et aktuelt anlegg og sammenligning med andre teknologier.

Hva har prosjektet oppnådd? Ble målene til prosjektet oppnådd?
Pilottestene viste at konvertering av det aktuelle avfallsbrenslet i en CLC-prosess med bruk av billige naturlige mineraler som oksygenbærermaterialer (ilmenitt og manganoksid) er mulig. Det ble oppnådd stabil drift, og resultatene var veldig lovende, og minst like bra som oppnådd med biomasse, et brensel som er langt mer testet i CLC-sammenheng enn avfallsbrensel. Eksempelvis viste resultatene at en CO₂ fangstrate på over 95 % kan oppnås.

Gjenbruk av brukt ilmenitt fra CLC i prosessen for å produsere titandioksid viste seg å ikke være en så attraktiv løsning da det blir vanskeligere å prosessere til titandioksid enn ren ubrukt ilmenitt. Prosessen for produksjon av titandioksid gir derimot et avfallsmateriale som ble testet i lab-skala i prosjektet, og som faktisk kan være en aktuell kandidat som oksygenbærer i CLC.

Den tekno-økonomiske studien viste at CLC-anlegget generelt kom ut med bedre virkningsgrad og lavere CO₂ fangstkostnad enn referanseanleggene evaluert i studien (med post-combustion calcium looping og amin, med samme anleggskapasitet). Tilsvarende viste LCA-studien at CLC-anlegget kom best ut på indikator «klimaforandring».

Prosjektets hovedmål er oppnådd og det er vist at avfallsbrensel kan konverteres med CLC-teknologi og gi effektiv CO₂-fangst. Prosjektet «CLC-SRF» har vært en mulighetsstudie av begrenset omfang og arbeidet tas nå videre i et nytt prosjekt som beskrevet nedenfor. Det vil gi mer detaljerte resultater og evalueringer og bidra til ytterligere kvalitetssikring av de lovende resultatene oppnådd i «CLC-SRF» prosjektet.

Fremtidige planer?
Dette prosjektet (mulighetsstudien) har vært et første steg for å utvikle CLC som en mulig effektiv forbrennings- og fangstteknologi for avfallsbrensel. Som et andre steg ble det sendt en søknad til ACT3-utlysningen. Denne søknaden ble innvilget og arbeidet gjennomføres nå i prosjektet «LOUISE» (https://act-louise.net/). Dette prosjektet inkluderer flere land (Tyskland, Norge, Tyrkia, Hellas) og flere partnere, bl.a. en stor produsent av relevante anlegg og teknologi. Det er planlagt pilottester opp til 1 MW. Prosjektet skal videre forberede for demonstrasjon på skala 10 – 30 MW ved å etablere design for et slikt anlegg. En demonstrasjon i størrelsesorden 10 – 30 MW er på en industriell relevant skala og er tenkt som et aktuelt tredje steg i utviklingen mot en kommersiell teknologi.