LOUISE – Lavkostnad CO₂-fangst ved hjelp av kjemisk sirkulasjonsforbrenning («Chemical Looping Combustion») av foredlet avfallsbrensel

Sammendrag

Målet med prosjektet er å forberede for en pre-kommersiell demonstrasjon av kjemisk sirkulasjonsforbrenning («Chemical Looping Combustion» – CLC) av foredlet avfallsbrensel. Dette er en innovativ prosess for å generere kraft og varme fra avfall (waste-to-energy, WtE), og produsere en konsentrert strøm av karbondioksid (CO₂) som kan brukes eller permanent lagres.

I CLC transporterer en oksygenbærer oksygen fra luftreaktoren til brenselreaktoren. Når brenslet og oksygenet forbrennes, produseres en CO₂-rik røykgass uten nitrogen (N₂). Denne CO₂'en kan effektivt separeres og renses og deretter brukes på en av to måter:

1. CO₂ kan lagres permanent, noe som fører til en netto reduksjon av CO₂ i atmosfæren.
2. CO₂ kan brukes for å produsere et nytt karbonbasert materiale (f.eks. metan, metanol, DME, etc.)

Prosjektet vil demonstrere CLC av foredlet avfallsbrensel (FAB) gjennom realistisk testing ved bruk av pilotanlegg i en skala på opptil 1 MW_th (TRL-nivå 6). Det vil videre bli utviklet konsepter for bruk av brukte oksygenbærere for å lage titandioksid (TiO₂), noe som gjør prosessen mer lønnsom.

Det vil bli utført ulike eksperimenter for å undersøke interaksjonen mellom oksygenbærermaterialer og urenheter i det avfallsbaserte brenslet.

1D- og 3D-simuleringsmodeller av CLC-reaktorene vil bli utviklet og validert med testdata fra pilotanleggene. Prosjektet skal også utvikle en basisdesign av et 10 MW_th CLC demonstrasjonsanlegg.

Det skal utvikles og evalueres en forretningscase for hvert av de fire involverte landene (Norge, Tyskland, Tyrkia og Hellas). Disse skal være basert på anleggskostnader (CAPEX, OPEX) og inntekter (kraft, varme, brukte oksygenbærere, kjemikalier, insentiver for negative CO₂-utslipp, etc.), og også vurdere synergier med nærliggende næringer. For å vurdere miljøeffekten av et slikt fullskala anlegg, vil det bli gjennomført livsløpsanalyser (LCA).

Du finner mer informasjon på nettsiden til ACT LOUISE.

Mål for prosjektet

• Å demonstrere CLC av foredlet avfallsbrensel, ved bruk av ilmenitt som oksygenbærer, i en realistisk skala (TRL 6) ved å teste i pilotenheter på 150 kW_th og 1 MW_th, med sikte på å oppnå 90 % CO₂-fangst og 90 % CO₂-renhet.
• Å akselerere bruken av CLC ved å etablere en basisdesign for et 10 MW_th CLC-demonstrasjonsanlegg (TRL 7) for avfallsbasert brensel, og muligheter for ettermontering til en eksisterende fluidisert kjel, inkludert de nødvendige røykgassrensings-/behandlingstrinnene for CO₂-transport, -lagring og -bruk.
• Å øke kommersiell attraktivitet ved å redusere fangstkostnad for CO₂ med >7 % gjennom å utnytte synergier med andre industrier – spesielt gjenbruk av >90 % av brukte oksygenbærermaterialer fra CLC i metall- og mineralindustrien.
• Å utvikle forretningsplaner for avfall-til-energi-anlegg som bruker CLC-teknologi, med mål om en netto elektrisk virkningsgrad >35 %, CO₂-fangstkostnader <25 €/tonn, og netto negative CO₂-utslipp.

Virkninger og effekter

Dette prosjektet vil undersøke muligheten for å bruke FAB i CLC og demonstrere teknologien i et realistisk miljø ved å gjennomføre pilottester i en skala på opptil 1 MW_th (TRL 6). Det vil legge grunnlaget for en demonstrasjon av en prototype av systemet i et operativt miljø ved å utvikle en basisdesign av et 10 MWth demonstrasjonsanlegg (TRL 7). Vellykket drift av dette 10 MWth-anlegget vil bidra til at et kommersielt avfall-til-energi-anlegg basert på CLC-teknologi kan realiseres rundt 2030.

I 2050 forventes det at vi vil ha en mengde FAB på 50 Mt/år. Hvis vi antar at halvparten av dette brukes til CLC med 90 % CO₂-fangst, er potensialet for å unngå CO₂-utslipp i EU så høyt som 31 Mt/år. Ytterligere CO₂-reduksjoner er mulig dersom CLC også brukes på andre typer avfall, for eksempel bio- eller industriavfall.

Prosjekteier: TU Darmstadt, Energy Systems and Technology