Metall – nästa koldioxidneutrala bränsle?

Forskare ska undersöka om några av jordskorpans vanligaste metaller kan komma att tjänstgöra som koldioxidneutrala bränslen. Efter förbränning kan de, i ett slutet grönt kretslopp via elektrolys, bli metall igen. Även ammoniak och biobränslen ska studeras.

I kampen mot klockan och i jakten på att hitta klimatsmarta alternativ till fossila bränslen, får världen nu se sig om efter fler alternativ till sol-, vind- och vattenkraft, enligt Marcus Aldén.

Han är professor i förbränningsfysik vid LTH, Lunds universitet och verksam i en miljö som huserar världsunik laserutrustning. Där jobbar forskare med att ta reda på hur olika typer av förbränning fungerar – samt vad som krävs för att de ska fungera renare och effektivare. Gruppens kompetenser inom laserdiagnostik används också i helt andra områden, exempelvis för att mäta syrehalten i nyfödda barns lungor.

34 miljoner i ryggen
Nyligen fick Marcus Aldén 34 miljoner från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse för att bland annat studera hur förbränning av järn, kisel och aluminium i pulverform fungerar. Projektet är grundvetenskapligt, men om det visar sig att metallerna går att tämja kan resultaten få stor praktisk nytta.

– De här metallerna har i stort sett samma energiinnehåll som fossila bränslen och energiomvandlingen sker med hög effektivitet, säger Marcus Aldén.

Ett slutet kretslopp
En bärande idé är i konceptet med metallförbränning är att ta ett helhetsperspektiv. Resterna tas om hand. När exempelvis järn har brunnit med syret i luften och blivit järnoxid kan pulvret via ”grön” elektrolys renas till järnspån igen.

Marcus Aldén och hans kollegor kommer att arbeta med Eindhovens tekniska universitet. Där byggs just nu ett stort nationellt centrum för att undersöka hur detta slutna, gröna kretslopp fungerar. Utöver dessa två forskargrupper finns det bara en handfull grupper i världen på området, bland annat vid McGill-universitet i Montreal i Kanada. Lundaforskarna arbetar även med denna grupp.

En annan sida av att använda metall som bränsle är att låta det reagera med het vattenånga med huvudsyftet att producera vätgas, H2, som i in sin tur kan användas för koldioxidfri förbränning.

Ammoniak kan också bli ett grönt bränsle
I projektet ingår också att studera potentialen med ammoniak som bränsle, som vid förbränning inte heller släpper ut koldioxid. 

– Det är egentligen ett rätt så dåligt bränsle med låg förbränningshastighet och energiinnehåll, men som har börjat bli intressant eftersom det inte släpper ut någon  CO2. För att kompensera de bristande förbränningsegenskaperna kommer även sameldning med vätgas att studeras.

Kan underlätta för svensk industri att tillverka vätgas
Om det visar sig att det går att använda ammoniak och metaller skulle detta vara av stort intresse för svensk industri som behöver alternativa bränslen och vätgas istället för fossila bränslen.

Och för kraft- och värmeproduktion samt sjöfart kanske ammoniak eller metallpulver kan hjälpa till att ersätta dieseln.

Om metaller skulle visa sig fungera som bränsle och energibärare samt för att framställa vätgas, kan det även hjälpa till att reducera behovet av import av bensin, diesel och naturgas. Det skulle göra Sverige mindre sårbara.

– Men jag vill inte översälja detta och ge bilden av att vi om tjugo år står och skyfflar in järnpulver i en motor. Det kanske visar sig mycket komplicerat och inte fullt så praktiskt genomförbart. Eller så är det jättehett, vi får se. Oavsett så befinner vi i oss i ett läge med en ökande CO2-halter i atmosfären. Det gör att vi måste studera lite mer exotiska energialternativ, säger Marcus Aldén.

FAKTA: Detta ska forskarna studera
I projektet ska forskarna ner på molekylnivå studera hur dessa, i sammanhanget mer ovanliga ämnen, förbränns. De ska laborera med parametrar såsom tryck, temperatur och turbulens. Även partiklarnas storlek kan spela in. Vidare ska det testas om plasma kan påverka och kanske effektivisera förbränningen.

Man ska också undersöka vilka utsläppen blir. En del kväveoxider (NOx) kan bildas, eftersom förbränningen sker i luft som ju innehåll kväve, men Marcus Aldén spår att de blir så pass begränsade att går att reglera med förbränningstekniska åtgärder. En utmaning är att säkerställa att det inte kommer ut ultrasmå partiklar som kan vara skadliga.

För mer information, kontakta: Marcus Aldén, professor i förbränningsfysik vid LTH, Lunds universitet, +46 46 222 76 57 , +46 70 810 76 57 marcus.alden@forbrf.lth.se