Kjemisk sektor er den største industrielle energiforbrukeren, og bruker fossilt brensel til både råstoff og energibruk. Mye av det siste skjer fordi reaksjoner som gjør råstoff til nyttige produkter, vanligvis er avhengig av termisk katalyse. Disse prosessene krever ofte relativt ekstreme reaksjonsbetingelser, som høye temperaturer og trykk. Dette resulterer i redusert prosesseffektivitet og til slutt et betydelig karbonavtrykk.  

Alternative råvarer som avfall, biomasse og CO2 kan hjelpe industrien med å adressere bruk av fossilt brensel som råstoff. Men skal industrien nå målene for utslippsreduksjon, vil det også kreves en mer energieffektiv prosess. Konvensjonelle teknologier har nådd et høyt optimaliseringsnivå, noe som betyr at kjemisk industri må ta tak i utslippene fra drivstoffbruk. Karbonfangst har skalert de siste årene, men står overfor noen utfordringer, inkludert kostnader og infrastruktur, mens bruk av fornybar energi kan bidra til å redusere utslipp, selv om kostnadene varierer. 

Fotokatalyse tilbyr en rute for å bruke fornybar energi til kjemisk prosessering og øke prosesseffektiviteten, og dermed reduserer den utslippene knyttet til bruk av fossilt brensel betydelig - dersom teknologien skalere økonomisk. 

Hvordan fungerer fotokatalyse og hva er fordelene? 

I fotokatalyse brukes lysenergi til å aktivere en katalysator som deretter akselererer en kjemisk reaksjon. I motsetning til ved termisk katalyse har reaksjonshastigheter et eksponentielt forhold til lysintensitet så vel som temperatur. Dette betyr at fotokatalyse krever betydelig lavere temperaturer enn termisk katalyse for nødvendige reaksjonshastigheter.  

De teoretiske fordelene med fotokatalyse var fokus for forskning av forskere ved Rice University som utviklet plasmoniske fotokatalysatorer som kan drive kjemiske reaksjoner med høy fotokatalytisk effektivitet, selektivitet og spesifisitet. Teknologien ble deretter lisensiert til Syzygy Plasmonics som utviklet "fotoreaktorer" som bruker lysdioder til å belyse fotokatalysatorer, som katalyserer reaksjoner. Reaktorene er laget av relativt rimelige materialer som bidrar til å holde kapitalkostnadene lave. I mellomtiden drar prosessen nytte av høy effektivitet, selektivitet og spesifisitet som resulterer i redusert energibruk, noe som resulterer i lavere kostnader og redusert karbonavtrykk.  

Potensialet for innvirkning   

Syzygy Plasmonics har utviklet teknologien for flere bruksområder, inkludert dekomponering (sprekker) av ammoniakk. Ammoniakk, som for tiden produseres i store volum for gjødsel, blir i økende grad anerkjent som en lovende hydrogenbærer – nyttig både som transportdrivstoff og for energiimport. Imidlertid forblir effektiviteten (og kostnadene) for ammoniakkproduksjon og nedbrytning en barriere for adopsjon. Når den brukes i stor skala, lover Syzygys teknologi langt større effektivitet enn termisk cracking, noe som åpner for muligheten for å fortrenge import av naturgass med import av ren ammoniakk. 

Det finnes andre tilnærminger for energiimport, og ammoniakk er spesielt gunstig sammenlignet med andre hydrogenbærere som metanol der tilgangen til karbonkilder er begrenset. Mengden ammoniakk som vil bli omdannet tilbake til hydrogen for energi eller industriell bruk er avhengig av mange variabler. 100-130Mt hydrogen innen 2050 ville samsvare med IEA anslår for nitrogenbehov for energibruk, men dette kan være direkte bruk eller hydrogen. Hvis alt var sprukket, ville bruk av Syzygy-teknologi i stedet for termisk cracking spare rundt 1000-1250TWh energi – rundt 3 ganger den årlige totale energibruken til Storbritannia.  

Teknologien vil neppe bli distribuert i stor skala med mindre den konkurrerer på totalkostnad sammenlignet med andre teknologier. Effektiviteten forventes imidlertid å redusere kostnadene, og Syzygy forventer at teknologien vil redusere de totale kostnadene forbundet med ammoniakksprekking med over 20 % sammenlignet med termisk cracking, selv om kostnadskonkurranseevnen vil avhenge av kostnadene ved fornybar energi. 

Ser frem 

Syzygy har en ammoniakk-cracking-pilot under utvikling med Lotte Chemicals, mens potensialet for å skalere vil bli bekreftet med Syzygy som viser effektivitet i stor skala. Teknologien har også blitt testet for flere bruksområder, inkludert dampmetanreformering (for produksjon av hydrogen), og tørrmetanreformering (for produksjon av syngass som kan brukes til produksjon av metanol eller jetdrivstoff). Mange andre applikasjoner eksisterer, inkludert teknologi for ammoniakksyntese, grønt hydrogen, etylen og aromatiske syntese, med potensial for å spare gigatonn med karbonutslipp. 

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://www.cleantech.com/will-photocatalysis-move-the-needle-on-chemical-carbon-emissions/