Membranes for CO₂ Capture at the Cement Industry, MemCCC

Målet med prosjektet har vært å designe og bygge en testpilot basert på hullfiber “Fixed-Site-Carrier” (FSC) membraner, for langtidstesting på reell sementrøykgass på Norcem i Brevik.

Prosjektet har vært en fortsettelse av det avsluttede membranprosjektet (fase I), som var en del av det eksisterende CLIMIT-finansierte prosjektet; «Norcem CO₂-fangst prosjekt, ref. nr. 221323. Basert på kunnskap fra fase I, har prosjektets hovedmål vært å demonstrere og tekno-økonomisk kvalifisere stabil, høy-effektiv og holdbar CO₂-fangst fra sementrøykgass ved bruk av FSC membraner.

Prosjektet har vært delt inn i to deler; 1) felttesting under reelle prosessforhold og 2) kvalifisering av fullskala fangst basert på de tre ulike casene definert in Benchmark Studien i det pågående CO₂-fangstprosjektet (ref. 221323).

Prosjektpartnerne er Norcem, HeidelbergCement and ECRA hvor Norcem er prosjektsøker og prosjektleder.
Teknologipartnerne er Air Products (Kristiansand), membranforskningsgruppen på NTNU (Trondheim), hvor SINTEF og DNV GL (Sandefjord kontoret) er underleverandører. Prosjektet ble gjennomført i perioden august 2015 til juli 2017.

Testingen i Fase II i Brevik har vært vellykket, selv om man ikke har lykkes i å modne teknologien fra TRL 4-5 i Fase I, til neste TRL-nivå. Fra «flate-ark» konfigurasjon i Fase I, har MemCCC i Fase II testet for første gang med hullfibermembraner på sementrøykgass i Fase II. «Coating» av membranen med det selektive topplaget, polyvinylamin (PVAm) er krevende og ble i dette prosjektet gjort for hånd av NTNU.

Ved analyse av en av membranmodulene som ble brukt i kampanje 3, viste det seg at de ytterste fibrene ikke var tilstrekkelig belagt med FSC-skiktet. APPM i USA vil jobbe med å industrialisere påføringen av FSC-skiktet på membranfibrene. MemCCC hevder også at HF-membranmodulen har opererte ved for høyt CO₂-partialtrykk enn hva som er optimalt for dette designet, og at dette har redusert FSC-effekten til membranen.

Testingen har foregått med mindre fokus på membranens rensegrad og CO₂ renhet, men i større grad fokusert på membranens holdbarhet/ levetid. Testene indikerer et levetidsestimat på 5 år, som harmonerer med tidligere erfaringer. Videre har MemCCC hatt mindre fokus på teknologiens totalitet (behov for forbehandling, fangstanlegget og videre kondisjonering for transport til lager).

I det videre utviklingen må dette inkluderes i design og simuleringer.

Tel-Tek har oppdatert benchmarkanalysen basert på testdata fra Fase II, samt fullskala simuleringer. Resultatene fra den oppdaterte analysen viser at både CAPEX og OPEX har økt og at dette i all hovedsak skyldes teknologiens økte areal- og elektrisk energibehov.

Air Products som skal utvikle teknologien videre må bruke erfaringene fra testingen i Brevik til å designe en ny, optimalisert prototype, for testing på nye applikasjoner. Videre konfigurering med hensyn til antall moduler og kaskade for optimalisering av fangstgrad og renhet, vil bli neste steg i den videre designutviklingen. Norcem vurderer FSC-membranteknologien fremdeles å være interessant, og vil gjerne følge den videre utviklingen av teknologien.

Prosjektet er gjennomført i henhold til avtalt prosjektomfang og budsjett.