I over 15 år har SINTEF bygd opp sin kompetanse på oksygenforbrenning (Oxyfuel-forbrenning). Prosessen handler om å bruke rent oksygen i stedet for luft i forbrenningsprosessen. Det er mange fordeler med å bruke oksygen. Ikke minst at det blir lett å fange CO2-en.
SINTEF inngikk nylig et samarbeid med Årdal kommune i Vestland om å bygge verdens første avfallsforbrenningsanlegg som bruker oksygen i prosessen og har karbonfangst og lagring. I dag blir mye avfall i Norge kjørt til Sverige der den brukes i fjernvarmeanlegg. Prosjektet er på søknadsstadiet og har fått navnet NETOX.
Vi er faktisk med på å fjerne CO2 fra atmosfæren
– Først trenger vi to-tre år på å designe og bygge et demonstrasjonsanlegg, sier Mario Ditaranto, forsker i SINTEF Energi.
Søppel inneholder mye CO2. Her er forsker Michael Becidan i SINTEF ved sorteringsbåndet på Haraldrudanlegget i forbindelse med forløperen til prosjektet i Årdal; Cape Waste. Foto: SINTEF
– Så må vi vise at det virker, og er økonomisk forsvarlig. Går det bra, kan et anlegg i industriskala bygges og være i drift i 2030. Det vil da bli verdens første demonstrasjonsanlegg for avfallsforbrenning med oksygenforbrenning
Fullskala anlegg vil passe i større industriområder, helst med hydrogenproduksjon, og nær byer med store avfallsmengder, mener Ditaranto.
Når det blir dyrt å slippe ut CO2, blir det mer lønnsomt å redusere utslippene.
Ikke moden
Opprinnelig vurderte man å bygge et slikt anlegg ved Haraldrud gjenbruksstasjon i Oslo. Men tidspresset for å kutte CO2-utslipp gjør at Oslo kommune nå vurderer mer utprøvde teknologier.
–Så langt har vi vist at oksygenforbrenning fungerer på ulike blandinger som ligner på avfall, vi har simulert et brennkammer og klart å gjenskape temperaturen med denne metoden, men vi trenger mer tid på å designe forbrenningsteknologien og optimalisere ovnen, forteller Ditaranto. Vi har kommet et godt stykke, men teknologien er ikke moden for industriell skala på flere år ennå.
Det vil da bli verdens første demonstrasjonsanlegg for avfallsforbrenning med oksygenforbrenning
Lokalisering i Årdal har fordelen at der ligger det til rette for hydrogenproduksjon med fornybar energi, og dermed oksygen som biprodukt. I tillegg har kommunen erfaring med avfallsforbrenning.
Fleksibel forbrenning med fordeler
Avfall består av alt mulig, varierer geografisk og i mengde. Mangelen på homogenitet gjør det vanskelig med en optimal forbrenning. Oksygenforbrenning har den store fordelen at det kan tilpasses ulike typer brensel – og med enkle justeringer kan vi få en en mest mulig effektiv forbrenning uansett avfall.
SINTEF-forsker Mario Ditaranto forklarer:
Når en erstatter luft med oksygen for å brenne en gitt type brensel, vil forbrenningstemperaturen bli veldig høy; for høy for ovnen og kjelen. Men om man tilføyer CO2, som i denne prosessen er resirkulert fra eksogassene, faller temperaturen slik at forbrenningen skjer på optimal temperatur. Det er dette som er “oksyfuel forbrenning“.
–Tenk deg at du har søppel som er vanskeligere å brenne, for eksempel veldig vått avfall. Da kan vi velge å resirkulere litt mindre CO2, slik at temperaturen igjen blir noe høyere enn den vi oppnår med luft. Det gjør at vi får en mer effektiv forbrenning, fordi temperaturen blir høyere.
Forskerne har sett at forbrenning av søppel (i bunnen) med oksygen fungerer. Foto: SINTEF
Ulempen med oksygenforbrenning er kostnaden med å produsere oksygen. Men Ditaranto tror en annen miljøvennlig teknologi snart kommer til unnsetning:
– Mange fagfolk mener at hydrogen vil bli fremtidens drivstoff, men ennå er det dyrt å fremstille. Her er det imidlertid muligheter for en flott synergi:
I produksjonen av hydrogen er oksygen et biprodukt. I dag er ikke oksygenet etterspurt, men hvis det kan selges til avfallsforbrenningsanlegg, vil hydrogenproduksjonen straks bli mer lønnsom, og tilgangen på oksygen billigere. Her kan to miljøvennlige teknologier hjelpe hverandre. Men økonomien i denne synergien er fortsatt uklar og må regnes ut.
En annen faktor som kan pynte på regnestykket, er avgiften på CO2- utslipp, som har skutt i været. Når det blir dyrt å slippe ut CO2, blir det mer lønnsomt å redusere utslippene.
CCS og Bio-CCS
Norge har som mål å redusere CO2-utslippene med 55 prosent innen 2030, og i 2050 skal vi ha kuttet utslippene med 90-95 prosent.
– Det er vanskelig å se for seg dette uten karbonfangst og lagring, sier Mario Ditaranto.
Ved pilotanlegget i Årdal skal all CO2 fra forbrenningen fanges og transporteres til lagring. Prosjektet ønsker å knytte seg til Langskip, regjeringens CCS-satsing med lagring under havbunnen i Nordsjøen.
– Dette er faktisk karbonnegativt, også kalt Bio-CCS.
- Les også: Fjerner CO2 fra naturens kretsløp
Biomasse tar opp CO2 fra atmosfæren, og når den forbrennes – og all CO2 fanges og lagres – er vi faktisk med på å fjerne CO2 fra atmosfæren, sier SINTEF-forskeren.
Konkurrerende teknologier
Store aktører som Hydro, Yara, Elkem, Norcem og Oslo kommune er i gang med prosjekter for CO2-fangst og lagring. Mario Ditaranto er ikke bekymret for at oksygenforbrenning vil bli forbikjørt av de etablerte teknologiene i disse prosjektene.
– Vi må ha flere verktøy i verktøykassa. Alle teknologier har sine fordeler og ulemper. De store fordelene med oksygenforbrenning er fleksibiliteten, metoden kan tilpasses alle typer avfall, og det er veldig enkelt å fange CO2 fra forbrenningsprosessen.
Utgangspunktet for hele prosjektet var et spørsmål fra Renovasjons- og gjenvinningsetaten i Oslo om det var mulig å bruke brenne avfall med oksygenforbrenning. SINTEF tok utfordringen og fikk åtte millioner kroner fra Forskningsrådet til prosjektet som kalles CapeWaste.
De norske partnerne er Årdal kommune, SIMAS, Østfold Energi, KANFA, Linde, Vestlandsforskning og SITEP. I tillegg er det partnere fra Sverige, Tyskland og Hellas. NETOX skal studere oksygenforbrenning både i avfallsforbrenning og sementproduksjon.
- Les også: Oslos målsetting er å være klimanøytral innen 2030; CLIMIT-støtte kommer godt med – Climit
