Utsläpp från industrin blir plast

Bara ett luftslott? Nej, det går faktiskt att göra plast av luft - eller snarare av koldioxid. Plasten i  dina skor eller möbler kan i framtiden kanske tillverkas med hjälp av en avgasreningsteknik som nu utvecklas vid Lunds universitet.

I kampen mot klimatförändringarna hoppas många att koldioxidlagring ska vara en del av lösningen. Det vill säga att man suger in utsläpp från exempelvis cement- eller kemikalieproduktion och lagrar under jord. 

Men att fånga in och lagra koldioxid är idag både kostsamt och energikrävande. Det har gjort att fler och fler forskare också börjat intressera sig inte bara för att fånga in koldioxiden, utan också för att använda den. 

Under flera år har forskare i kemiteknik vid Lunds universitet utvecklat en avgasreningsteknik som är mer resurssnål än andra liknande processer, vilket skulle kunna göra den mer fördelaktig och hållbar att använda. 

– Med den här tekniken behöver man inte värma upp och förånga vattnet som man gör i andra liknande processer eftersom vi använder oss av organiska medel istället för av vatten för att lösa koldioxiden. Vidare fungerar processen vid lägre temperaturer, vid 70 grader istället för 120-130 grader, säger Meher Sanku som nyligen skrivit en avhandling som benar ut avgörande tekniska detaljer för att på bästa sätt fånga in och omvandla koldioxid från gasströmmar.

Hon och hennes forskarkollegor, inklusive hennes handledare Helena Svensson och Christian Hulteberg, verksamma vid LTH, använder amin, som innehåller basiska kväveatomer, för att skapa en kemisk reaktion med koldioxiden som gör att den kan fångas in. Genom att sedan reglera mängden koldioxid i aminlösningen kan koldioxiden bindas antingen i en flytande lösning eller i en saltform. Det är denna lösning som kan användas för att skapa monomerer, små byggstensmolekyler, som sedan sätts ihop till polymerer, som all plast består av.

– Det är spännande men svårt att arbeta med koldioxid. Det är det sista som bildas när du förbränner kolbaserade resurser som olja och gas eftersom molekylen har mycket låg kemisk potential. Man skulle kunna dra en analogi till vattenflödet. Vatten rinner från högre till lägre potential - eller det flyter med tyngdkraften. Att använda koldioxid är som att få vatten att flöda uppåt, säger Meher Sanku.

Fånga in koldioxiden i anslutning till fabriken
För att processen ska kunna användas ute i samhället krävs det att koldioxiden fångas in på samma ställe där den släpps ut, alltså i anslutning till en kemikalie- eller raffinaderifabrik. Den renade koldioxiden däremot kan transporteras i flytande form till en fabrik som tillverkar plast. 

– Det största hindret för att använda vår process, som lätt kan skalas upp till olika typer av fabrikkomplex, är att många företag enbart ser sig som företag som producerar metan eller ammoniak. De vill inte arbeta med kemikalieströmmar från koldioxid. Det finns för lite incitament för att omvandla den infångade koldioxiden till plast eftersom marknaden fortfarande domineras av oljebaserad plast, säger Christian Hulteberg.

En kemikalieindustri i förändring
Men Christian och Meher är ändå förhoppningsfulla inför framtiden. Dels finns det redan ett antal företag som producerar plast av koldioxid, framförallt till skor och till skum i madrasser, vilket visar att det finns intresse från marknaden att använda molekylen som råmaterial. Dels har kemikalieindustrins energianvändning och utsläpp kommit allt mer i fokus mot bakgrund av Sveriges och andra länders strävan att nå målen i Parisavtalet. Majoriteten av utsläppen kommer från förbränningsprocesser, men även från processer där man krackar olja och naturgas för att få ut kolväten som eten, propen och buten som används för att tillverka olika kemiska produkter, såsom hushålls- och industrirengöringsmedel, polymerer, gödningsmedel och läkemedel.

– Tidigare brydde man sig inte om koldioxiden, det var bara en restprodukt i framställningen av olika kolväten. Men nu börjar även kemikalieindustrin arbeta mer aktivt med att minska sina utsläpp,  säger Christian Hulteberg.

I framtiden kommer det att behövas ännu fler förändringar, menar Christian Hulteberg. Det beror på att råoljan kommer att bli dyrare i takt med att transportsektorn går över till mer hållbara alternativ, och därmed behöver pumpa upp mindre olja.

– En stor fråga är hur kemiföretagen kommer att anpassa sig till en framtid med mindre och dyrare olja och kol. Förnybara alternativ som biogas kan vara ett alternativ fast det fungerar inte i alla kemiska processer. Men oavsett vilken råvara man använder kommer man släppa ut koldioxid i förbränningen. Då är vår process en bra lösning för att minska den globala uppvärmningen och samtidigt skapa nya produkter, säger Christian Hulteberg.

Meher Sankus avhandling är skriven inom ramen för forskningsprogrammet STEPS, Sustainable Plastics and Transition Pathways, som leds från Lunds universitet och finansieras av Mistra, Stiftelsen för miljöstrategisk forskning. steps-mistra.se/

Kontakt:
Meher Sanku har börjat som post-doc vid Institutionen för Kemiteknik, Kungliga Tekniska Högskolan
mgsanku@kth.se Telefonnummer: +46 72 554 06 17
Christian Hulteberg, forskare vid Institutionen för Kemiteknik, Lunds universitet 
christian.hulteberg@chemeng.lth.se
Telefonnummer: +46 73 396 94 20

Ladda ner avhandlingen: Methodologies for Non-aqueous Systems and Precipitating Systems as Carbon Capture Technologies: A case-study of AMP-NMP

Lunds universitet grundades 1666 och rankas återkommande som ett av världens 100 främsta lärosäten. Här finns 40 000 studenter och mer än 8 000 medarbetare i Lund, Helsingborg och Malmö. Vi förenas i vår strävan att förstå, förklara och förbättra vår värld och människors villkor.

Prenumera gärna på vårt nyhetsbrev Apropå! där några av universitetets 5000 forskare kommenterar aktuella samhällshändelser samt belyser viktiga, och ibland bortglömda, frågor.