如果世界要有機會達到《巴黎協定》中的1.5攝氏度目標,碳捕獲和儲存是必要的。既然植物已經非常擅長從大氣中捕獲二氧化碳,為什么不利用它們來為我們造福呢?
這是丹麥奧胡斯大學(Aarhus University)一項新研究項目的主要支柱之一,該項目將開發丹麥第一個利用催化熱解技術從沼氣中生產氫氣的反應堆。在熱解過程中,高溫被用來將天然氣或可再生沼氣中的甲烷分解成氫氣和碳。
該項目由丹麥獨立研究基金資助。
“我們現在需要的不僅僅是零碳技術。我們還需要凈負碳排放的碳封存技術。我們在這個項目中提出的建議是調整和優化現有的所謂的綠松石氫技術,用于沼氣而不是天然氣。其結果將是一種真正的負碳技術,非常適合丹麥作為生物多樣性的主導角色。”奧胡斯大學生物與化學工程系副教授帕特里克·比勒(Patrick Biller)表示。
全球約3%的碳排放來自天然氣生產的灰氫。一般的替代方案是綠色氫氣,通過電解將水分解成氫氣和氧氣。
然而,如果使用可再生電力,綠色制氫最多是碳中性的,但絕不是負碳的。它需要大量的電力來分解水,如果不使用可再生能源,生產就會排放二氧化碳。
目前,全球95%的氫氣生產來自蒸汽甲烷重整(SMR)工藝,其中天然氣被轉化為氫氣和二氧化碳;它還涉及從天然氣中生產氫,但熱解用于將碳轉化為固體形式。正常的綠松石氫是碳中性的,因為碳來自天然氣和化石資源,但不會排放到大氣中。
帕特里克·比勒提議設計和開發一種從沼氣中生產綠松石氫的技術。

丹麥奧胡斯大學(Aarhus University)
“植物每天都通過光合作用進行碳捕獲,實際上它們做得很好。沼氣來源于植物原料,以這種方式從大氣中吸收二氧化碳。這意味著在沼氣熱解中,原本來自大氣的碳將轉化為固體形式;一種純碳的黑色粉末,可以沉積或用于工業中的其他高碳排放過程。”他繼續說道:“這意味著沒有碳排放,并且實現對大氣的負碳排放。”
在丹麥獨立研究基金的資助下,研究團隊現在的目標是設計和開發一個能夠管理該過程的系統。這是一項不小的任務,盡管其目的是調整現有的綠松石氫技術。
“天然氣和沼氣之間有很大的區別,例如,沼氣中有很多不同的雜質需要考慮。同時,甲烷熱解需要1200攝氏度左右的高溫。我們希望避免這種情況,所以我們將嘗試找到金屬催化劑,可以顯著減少引發反應所需的能量。”帕特里克·比勒(Patrick Biller)表示:“我們希望能夠在500-600度左右的溫度下進行反應。”
完成的系統預計能夠只使用通常綠色氫氣生產五分之一的能量來生產氫氣。還有一個優點是,這種方法捕獲了來自大氣的碳。該系統將在奧胡斯大學位于奧維堡福盧姆的研究中心進行測試和運行。這位副教授總結道:“丹麥擁有世界領先的沼氣行業。我們在Power-2-X和氫氣領域做了很多事情,我們有一個擁有大量可再生電力的能源系統。來自沼氣的綠松石氫非常適合這一組合,我可以看到丹麥未來在這一領域的巨大前景。”
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