Förbränning utan avgaser - är det möjligt?

av Claus Laurén Forum 1991-08, sida 18-19, 16.05.1991

Taggar: Teman: avgaser

Flödesschema för metanförbränning utan avgase e fossila kollager som i dag förDs härstammar från en tid då jordens atmosfär såg annorlunda ut än i dag. Den bestod veterli 09 LE) gen i mycket högre grad än i dag av koldioxid (och vattenånga). Koldioxiden gav möjlighet för gröna växter att genom fotosyntes skap en syreatmosfär, som i sin tur öppna ve d ve mi Vv) args fån hä ; =-—= ar et moj igt 5 de möjligheten för högre organisme att existera. Balansen för det som v ÅTERFLÖDE

KONDENSOR

Text: Claus Laurén kallar högre liv var därmed uppnådd. ou mr no mo om AA I dag är vi på väg att återskapa ett Sedan Prometei tider har förbränningen varit människans slags ”uratmosfär” med alltför hög energikälla nr et. Människans och hennes husdjurs alt av koldioxid. En sådan utveckling KOLSTOF energitillskott i produktionsprocesser har även baserats på kommer globalt sett att ställa till med ms förbränning av kol eller kolbaserade föreningar (d v s våra oöverskådliga trassel. Den sk driv- VÄRME

SYRGAS TERMIS födoämnen). Förbränning, överförd ett globalt överskott på en i sig harmlös biprodukt, nämligen koldioxid. Koldioxiden är i måttliga mängder en naturlig del av vårt ekologiska system — men i stora mängder en fara för hela den högre formen av liv.

1 ndustriell skala, har som känt givi huseffekten är numera ett välbekant enomen och kan medföra att stora delar av jorden blir obeboeliga p g a översvämningar och radikala klimatoogiska förändringar.

Problemet i dag är förbränningen av ossilt kol i form av olja eller stenkol/ brunkol. Penna oxidation innebär nämligen att det en gång inlagrade atmosfäriska kolet återförs till atmosfären och höjer dess halt av koldioxid till kritiska nivåer.

Vad kan man då tänka sig som ersättning för denna uppenbart farliga reaktion? En möjlighet är de termonukleära reaktionerna. Den i dag gängse fissionsreaktionen har dessvärre avigsidan att producera högaktivt avfall i stora mängder. Tjernobyl- och Harrisburg-katastroferna visar dessutom att den här tekniken bär på stora omedelbara riskmoment.

Fusionsreaktionerna är rena och ”vänliga” processer, men det lär ännu dröja minst ett par decennier innan de är kommersiellt exploaterbara. Forskningen har i och för sig nått mycket långt. och mångmiljardbelopp satsas årligen på utvecklingsarbetet. men än är det som sagt ett stycke kvar. Själv har jag vid något tillfälle skämtsamt skrivit, att fusionstekniken innebär att världens skarpaste hjärnor samarbetar under årtionden för att utveckla en oändligt komplicerad metod för att koka vatten…

Men — processen är i stort sett biverkningsfri och säker, den kan (i superstor skala) bli ekonomiskt försvarbar. och bränslet (deuterium/tritium) bedöms räcka för tusentals år av mänsklig energikonsumtion.

Koldioxidfria reaktioner

Som ett slags mellansteg i väntan på fusionsenergin behöver alltså mänskligheten någon typ av exoterm (värmegivande) teknik, som kan ersätta traditionell förbränning och som saknar koloxidationens avigsidor.

8/1991 FRUN

ENERGI H20

Det finns exempel på detta slags reaktioner. men de har vanligen nackdelen att kosta mer än de smakar. Ett exempel kunde vara den våldsamma reaktionen mellan natrium och klor. Om man kunde tillverka de rena råvarorna utan alltför stora energiförluster skulle detta vara en ren process, som i slutänden ger koksalt (NaCl), och energi.

Ren vätgas är idealet. Reaktionen mellan väte och syre ger kemiskt rent vatten och stora mängder värmeenergi. Här ställs man inför samma problem som i fallet natrium/klor — konventionell elektrolys av vatten för tillverkning av väte stjäl mer energi än den reverterade reaktionen kan ge!

I dag ser det emellertid ut som om man vore på väg att hitta andra vägar än den elektrolytiska. Från tyska forskningscentra rapporteras att man under senaste tid börjat arbeta med bakteriella processer för tillverkning av väte. Resultaten verkar hoppingivande.

En annan möjlig väg är att acceptera en viss produktion av koldioxid, men att sträva efter minsta möjliga utsläpp. I dessa fall använder man väterika, kolfattiga föreningar. typ metan eller den lägsta alkoholen, metanol. I dessa oxidationsprocesser bildas, förutom värmeenergi, vatten och mindre mängder koldioxid.

Ny italiensk landvinning

Från Politecnico di Milano rapporteras i dag framsteg med en nyutvecklad metod för metanförbränning. Enligt tillgängliga uppgifter avges ingen koldioxid till atmosfären i denna process. Hur är nu detta överhuvudtaget möjligt?

Det rör sig om en tvåstegsprocess, där det första steget innebär en blandning av återförd koldioxid och tillförd metan. I det andra steget sker en s k substökiometrisk förbränning. Ordet är säkerligen inte bekant för allom, så

FRUN, 8/199 en förklaring kan vara på sin plats. Stökiometrisk förbränning betyder helt enkelt normal förbränning med normal tillförsel av syre!

I de italienska experimenten har man emellertid arbetat med syreunderskott. Detta har fått till följd att vätgasatomerna i metanmolekylen reagerar med det tillförda syret, medan kolatomen inte oxideras. Resultatet blir ett energiöverskott, vatten, en viss mängd koldioxid som återförs till processens första steg, samt kemiskt rent kol. Detta liknar ju någotslags Columbi ägg. men priset för den uteblivna kolreaktionen är ganska högt: hälften av metanmolekylens energiinnehåll går till spillo.

andra sidan kan man invända, att metan är en billig och lättillgänglig råvara. Naturgasen består till största delen av metan. metan kan utvinnas ur torvmossar och soptippar, och kan dessutom relativt enkelt tillverkas genom rötning av organiskt hushållsavfall och avfall från livsmedelsindustrin. Väger man metangasens pris mot vinsterna på miljösidan torde ekvationen trots allt se ganska snygg ut.

Ett nytt avfallsproblem?

Vad skall man då ta sig till med allt kol som produceras i den här processen? Svaret är ganska givet: använda det — men utan att förbränna det! Rent kol är en viktig råvara inom många industrier. Kolfiber, diamanttillverkning och färgindustrin är bara ett litet axplock.

Går man sedan in på frågan om ekobalanser så kan man konstatera att en del av kolet faktiskt kan förbrännas. Det rör sig då om den fraktion som härrör sig från nyproducerad metan. Det kolavfall som kommer från fossilt metan (naturgas) bör av förståeliga skäl inte förbrännas. På denna punkt tarvas lagstiftning.

Och vidare: kolet är en harmlös produkt, och kan mycket väl bricket teras och användas inom byggindustrin. Resterande kol kan sedan naturligtvis återförpassas i de gamla gruvhål och dagbrottsgropar där man sedan ett och ett halvt sekel syndat mot naturen och brutit fossilt kol för förbränningsändamål.

Ett problem med det italienska FoU-projektet är dess karaktär av lågteknologi. Det finns i dag en farlig tendens (framför allt i västvärlden) att prioritera forskning som utnyttjar extrem högteknologi. Sådan forskning ger status och ”fjädrar i hatten” åt dem som utför arbetet och åt finansiärerna. Den här tendensen är farlig — det finns nämligen ingenting som säger att högteknologi under alla omständigheter är att föredra framom enklare, mer ”columbianska” problemlösningar.

Vad göra med allt kol från den nya förbränningsprocessen? Det kan användas — eller ”returneras” till gamla gruvhal…

19