Vad händer
Kontext
Forskare vid LUT University har undersökt en metod som behandlar koldioxid som en råvara, inte ett avfallsproblem. Genom att fånga in koldioxid direkt ur luften med så kallade DAC-anläggningar (direct air capture) och driva processerna med billig elektricitet från solenergi går det att tillverka material där kolet binds in permanent. Forskarna kallar metoden CCUS — koldioxidinfångning, användning och lagring.
Studien granskar tre material
- Kolfiber (e-CF) väntas kunna produceras till en kostnad av cirka 10,3 euro per kilo år 2050, med en vinst på 1461 euro per ton infångad CO2. Varje ton kolfiber binder ungefär 3,5 ton CO2 tack vare det höga kolinnehållet. Materialet kan ersätta armeringsstål i betong.
- Kiselkarbid (e-SiC) får en beräknad produktionskostnad på 0,7 euro per kilo år 2050. Eftersom kornstorleken liknar byggsand kan materialet ersätta sand i byggprojekt.
- Grafen (e-GR) har ett kolinnehåll på nästan 99 procent. Av de två produktionsmetoderna som undersöktes visade sig EBPM-pyrolys vara mer effektiv än kemisk ångdeposition (CVD), både energimässigt och ekonomiskt.
Elbehovet är betydande. För kolfiber krävs cirka 187 miljoner wattimmar per ton färdig produkt, och ytterligare 54 miljoner wattimmar per ton CO2 som fångas in. Sett till skala motsvarar en miljard wattimmar grovt räknat den årliga produktionen från en stor svensk vindkraftpark.
Forskarna pekar ut tre nivåer där materialen kan användas.
- Makroskala: kolfiberarmerad betong som ersätter stål, samt kiselkarbid som ersätter byggsand
- Mikroskala: tekniska keramer baserade på kiselkarbid
- Nanoskala: grafen som elektrodmaterial i litiumjon- och natriumjonbatterier, vilket ökar lagringskapacitet och livslängd
Den samlade potentialen för negativa utsläpp från de tre materialen beräknas till 843,5 miljarder ton CO2 fram till sekelskiftet. Bara år 2050 kan kiselkarbid binda upp till 13,6 miljarder ton CO2 om hälften av världens efterfrågan på byggsand ersätts, medan grafen kan binda 2,57 miljarder ton och kolfiber 0,7 miljarder ton per år.
Forskarna betonar att inte alla metoder fungerar lika bra. CVD-metoden för grafen ger hög kvalitet men är ekonomiskt och energimässigt orimlig som klimatåtgärd, med en infångningskostnad på över 24 000 euro per ton CO2. EBPM-pyrolys är däremot ekonomiskt försvarbar.
Vad har det för betydelse
Om metoderna fungerar i industriell skala flyttas synen på koldioxid från ett problem som ska bli av med till en byggsten i material som behövs i bygg-, batteri- och kemiindustri. Det öppnar för att kraftigt utbyggd solenergi och vindkraft inte bara ersätter kol, olja och fossilgas i elsystemet utan också kan driva industrier som binder kol permanent i hus, vägar och batterier.
Källor
- PV Magazine: Low-cost solar PV can turn CO2 into profitable materials enabling negative emissions
- Joule: Carbon capture and utilization: More than hiding CO2 for some time
- Frontiers in Climate: Implications of the downstream handling of captured CO2
- Energy: Energy demand estimation using a pre-processing macro-economic modelling tool for 21st century transition analyses
- Bildkälla: Wikipedia
