METAN SOM VÄXTHUSGAS

Cirkeldiagrammet visar växthusgasernas relativa bidrag till den ökade växthuseffekt som 

beror på mänsklig aktivitet. Källa: IPCC. 

CO₂ står för ca två tredjedelar. Övriga tillsammans för ca en tredjedel. Denna övriga 

tredjedel är till ungefär hälften metan.Resten är dikväveoxid (lustgas) samt gaser som är 

halogeniserade karboner. (Halogener=saltbildare, den grupp grundämnen i periodiska 

systemet som består av klor, fluor, brom, jod). 

Naturgas är så gott som ren metan. Efterfrågan på naturgas steg kraftigt de senaste 10 åren. Det gör att världens totala primära energi fortfarande till drygt 80 % är fossil trots all strävan att minska kol och olja.

Från miljösynpunkt har gasen dock stora fördelar framför kol och olja i stationära tillämpningar som kraftverk, stålverk, energikrävande industrier överhuvudtaget och som hushållsgas för mat & värme.

I metanmolekylen (CH₄) bär C-atomen fyra väteatomer. Metan är det karbonsnålaste bränsle vi har näst efter ren vätgas. Därför släpper naturgas vid förbränning ut ca 40 % mindre CO₂ än kol och 25 % mindre CO₂ än olja för samma mängd avgiven energi.

I mobila applikationer är det däremot en nackdel med gasformen. Metan är nämligen som växthusgas mer än tjugo gånger potentare än CO₂. Därför är läckage mycket allvarligt. Det är alltså ologiskt att använda metan som drivmedel, då det ofrånkomligt blir metanläckage både i gasmackarna, fordonens bränslesystem och inte minst i avgaserna.

Metan som drivmedel belastas också av att den måste komprimeras för att nå rimlig energidensitet. Det vanligaste idag är komprimering till 200 bar. Det fördyrar både mackar och fordon och begränsar ändå räckvidden avsevärt. Sätts en vanlig personbils dieseltank till 100 i energiinnehåll, så blir motsvarande energiinnehåll i en påkostad gastank av samma volym under 200 bars tryck endast 21.

En gasbil har därför liknande ”räckviddsångest” som en batteridriven elbil. Elbil ökar i räckvidd med varje ny modell. Gasbil däremot kommer inte ifrån fysikens gaslagar. Med enkel logik är det lätt att spå framtid för el- vs gasbil.

Skifferrevolution i USA bakom ökad användning av naturgas. Det kallas fracturing eller kort och gott fracking. Det innebär att man från att borra djupt ner i skiffern övergår till att borra horisontellt och solfjäderformigt. Sedan spräcks skiffern sönder genom att en vattenlösning med lämpliga kemikalier pumpas ner under högt tryck. I skiffern innesluten gas (liksom olja) frigörs och kan exploateras.

Olja har favören att kunna tas om hand av enkla tankvagnar, medan den potenta växthusgasen metan numera facklas till den 20-falt ”snällare” CO₂. Det är idag ett enormt slöseri med energi som släpper ut CO₂ till ingen nytta. Det kommer att minska i takt med att man hinner bygga nya pipelines till de trakter där konsumtion och efterfrågan finns.

Både i nordväst vid Stilla Havet och i sydost vid Atlanten byggs också jättestora metanolfabriker med kinesiskt kapital. Kemisk ”förvätskning” av metan till metanol är med senaste teknik rationellare och billigare än nerkylning till LNG. Denna kemiska omvandling till metanol är bästa sätt få slut på metanläckage. Metanol vid rumstemperatur har mer väte än flytande väte vid -253^o C av samma volym.

J-G Hemming

APROPÅ COP21 I PARIS:

    Svarta, gröna och vita C-atomer

Anmäl foto

Strikt kemiskt är naturligtvis alla C-atomer med atomvikten 12 exakt lika. Likaså alla molekyler CO₂ med molekylvikten 12+16+16=44.  Atmosfären kan därför inte veta varifrån en molekyl CO₂ kommer, som en C-atom har bränts till, när vi kör bil på olika drivmedel.

Men vi vet ju vad vi tankat bilen med och kan då förstå om vår bilkörning plussar på luftens halt av växthusgasen CO₂ (svart C-atom) eller om vi bara lämnar tillbaka vad vi lånat från luftens förråd av CO₂ (grön eller vit C-atom) när drivmedlet producerades.

1)Det är svart C-atom när vi kör på fossila drivmedel. Det är hundratals miljoner år sedan dessa C-atomer hamnade i och lagrades som fossila bränslen i jordskorpan. Bränner vi dem idag plussar vi naturligtvis på luftens nuvarande halt av växthusgasen CO₂.

2)Det är grön C-atom när vi kör på biodrivmedel, som kan framställas i nutid via förgasning av biomassa till syntesgas (en blandning av CO, CO₂ och vattenånga). C-atomen förenas då med väte (H) till metan (CH₄) eller metanol (CH₃OH). Biomassa kan även fermenteras med hjälp av mikrober som t ex jästsvampar, som jäser socker till etanol (C₂H₅OH).

3) Det är vit C-atom när vi kör på syntetiska drivmedel som också kan framställas i nutid. Det sker via direkt kemisk förening av CO₂ och väte (H) till metan (CH₄) eller metanol (CH₃OH). Själva processen är inget problem. Hela kruxet är att få fram det nödvändiga vätet.

Den 14 juni hade jag här på bloggen ett referat av Paul Bryan’s presentation : Four Horsemen of the Biofuels Apocalypse: Sustainability, Technology, Profitability, Politics.

Sustainability (Uthållighet)

All världens biodrivmedel som för närvarande produceras av livsmedelsgrödor ersätter fossila drivmedel för bara tre dagars behov per år! Och skulle vi konsekvent utnyttja all nu matproducerande åker för att ersätta dagens globala oljekonsumtion på ca 90 miljoner fat/dag räckte det ändå bara att ersätta 40 % motsvarande 36 miljoner fat/dag.

Technology (Teknik)

Det är ett allvarligt misstag att räkna energiinnehåll i biomassa utan att beakta dess låga energidensitet. Betänk vilka konsekvenser det får att lastbilar med långa släp 24 timmar/dygn, 7 dagar/vecka, 52 veckor/år måste ut på ofta långväga transport till stora, centrala fabriker. Och inte bara denna vidlyftiga logistik utan hela det moderna helmekaniserade jord- och skogsbruket kräver floder av ”svart” fossil i jordbearbetning, sådd/plantering, grödornas skötsel och input av konstgödsel, växtskyddsmedel och slutligen skörd. För att inte tala om all den ”svarta” fossil som krävs för alla dessa maskiners underhåll och förnyelse.

Profitability (Lönsamhet)

Allt kokar ner till att det måste vara lönsamt. Lönsamhet=(Intäkt-Kostnad)/Investering.

För olja är lönsamheten enorm; För biodrivmedel liten. Till detta kommer att teknologin för oljans utvinning och raffinering är mogen in i minsta detalj, medan framställning av biodrivmedel fortfarande är i ”krypåldern”. Det är bara etanol av sockerrör och majs som nått storskalighet, medan andra generationens biodrivmedel (förgasning av skogsrester t ex) är mycket prat och lite verkstad. För att bara se på Sverige som påstår sig vara ledande här och kapabel förse EU med drivmedel av skogsråvara, så frågar jag mig vad det blivit av alla stolta planer i VVBGC (Värnamo Växjö Bio Gasification Center), Domsjös storsatsning i Örnsköldsvik på DME av skogsrester och hur går det med Gobigas i Göteborg? I kontrast mot dessa problemtyngda ”gröna” exempel så ökar information om lyckade ”vita” exempel stadigt.

Politics (Politik)

Politiker ignorerar ofta vetenskap både direkt men även hycklat. Det behövs faktiskt utbildning av politiker i grundläggande kunskaper i energins kemi och fysik. Partipolitik går ofta på tvärs mot regering. Korta cykler på 2, 4 eller 6 år mellan val leder till kortsiktig populism istället för ett ställningstagande som ska hålla långsiktigt. Kanske värst av allt att bioenergi inbjuder till förödande käbbel mellan särintressen.

En allvarlig orsak till att lönsamheten är så gynnsam för svarta fossila drivmedel är att de fortfarande slipper betala alla de kostnader de ställer till med ifråga om emissioner och miljö.

Sammanfattning:

Biomassa (”gröna C-atomer”) är otillräcklig att användas som drivmedel. Potentialen finns hos syntetiska drivmedel (”vita C-atomer”) som görs av CO₂ och vatten. Varken ”gröna” eller ”vita” C-atomer kan dock konkurrera med ”svarta” fossila OM DET INTE GLOBALT BLIR SKATT PÅ UTSLÄPP AV SVART CO₂.

J-G Hemming