Återställa luftens kolbalans omöjlig uppgift

Råolja under avlastning från en tanker vid kaj i Zhoushuan i östra Kina.
Källa: Imaginechina/REX/Shutterstck

Klimatkonferensen COP21i Paris i december 2015 satte som mål att begränsa temperaturstegringen (jämfört med förindustriell nivå) till 2 ^oC, helst mindre. Omställning bort från fossil kol, olja och naturgas, som alla är kolväten, till syntetiska kolväten måste gå snabbare än som nu sker. Tre seminarier hålls vid Arizona State University på tema ”Återställ luftens kolbalans”, det första hölls i torsdags: ”The carbon budget imperativ”. Jag återkommer efter nyår till de två återstående.

Negative Emissions Technologies (NETs), som tar bort CO₂ från luften, blir nödvändiga för att uppnå klimatmålen Ett sådant exempel är Olah&Prakash’ metanolsyntes med luftens CO₂ och fossilfri vätgas, som framgått här på bloggen flera gånger, t ex den 15 januari i år. Men det är bråttom. Den nämnda tekniken får ses som ett genombrott, men det återstår att skala upp och kommersialisera den, vilket kan ta sin tid, kanske ett decennium.

Under tiden fortsätter kol-, olje- och gasbolag att rota fram hiskliga mängder av sina respektive produkter ur jordskorpan. Visserligen lyckades OPECs 13 medlemsländer tillsammans med 11 icke medlemmar nyligen nå en överenskommelse om begränsad produktion (för att hålla prisnivån uppe – inte för att man värnar klimatfrågan). Nerskärningen sammanlagt för dessa 24 länder rör sig om 1,7 miljoner fat/dag och träder i kraft vid årsskiftet. Det är inte ens 2% av vad de själva tillsammans pumpar fram. Erfarenheten visar på dålig disciplin. Flera av länderna har så usel ekonomi att de frestas överskrida sina kvoter i överenskommelsen. Så planeten får nog fortsätta leva med att det bränns ca 100 miljoner fat olja/dag och ungefär motsvarande mängder kol och naturgas räknat i oljeekvivalenter. Det innebär att mänskligheten fortsatt till ca 80% tar sin primärenergi från fossilen trots all utbyggnad av sol- & vindkraft.

Något som ingen kan förutse måste hända om Paris-överenskommelsen för ett år sedan ska uppfyllas. Årliga emissioner av växthusgaser är nu över 40 miljarder ton CO₂ -ekvivalenter. Teknik för att ta bort CO₂ från luften finns (Negative Emissions Technologies, NET). Optimistiskt räknat klarar hav och natur halva betinget, varför ett minimum för NET bör vara 20 miljarder ton CO₂ -ekvivalenter om året 2050. Och om detta oförutsägbara något inte inträffar ser det illa ut för vårt klimat. En temperaturhöjning mer än två grader ger en energiökning i lufthavet som vi inte är rustade för.

Hur mycket är 20 miljarder ton CO₂? Det är svårt greppa denna kvantitet i gasform. Den NET-teknik som ligger närmast till är den klassiska metanolsyntesen CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O

(koldioxid   +   väte   →   metanol   +   vatten)

Vanlig molräkning ger att 20 miljarder ton CO₂ blir 14,5 miljarder ton metanol, vars energiinnehåll är 6,3x14,5x10³=91350 terawattimmar (TWh).

Global konsumtion av primärenergi år 2015 var ca 162 000 TWh. NET ska alltså fånga in CO₂ och omvandla det till bränsle motsvarande ett energiinnehåll på 9135/162=56,4 % av världens totala behov av primärenergi, om vi ska lösa problemet!!!

J-G Hemming

EPOKSKIFTE I BILINDUSTRIN

Med denna rubrik skrev motorjournalisten Jonas Fröberg en artikel i Svenska Dagbladets näringsupplaga den 3 december i år. Citat: ”It’s the end of the world as we know it. Så sjöng R.E.M. 1987. Fredagens besked att fyra storstäder förbjuder dieselbilar år 2025: Paris, Mexico City, Madrid och Aten innebär faktiskt något liknande. Vi ser nu slutet för dieselbilen”. − Lugn! Förbränningsmotorn är efter 150 års utveckling en alldeles för bra och mogen teknik för att kastas bort.

Förbränningsmotorns emissioner ska inte skyllas motorn utan drivmedlet! Det är framförallt fossil bensins och diesels C – C bindningar som är bov och upphov till NO_x , SO_x , med mera samt sot och partiklar.

Det finns bara tre kolväten, kemiska föreningar med C och H, som saknar C – C bindningar: CH₄ (metan), CH₃OH (metanol) och CH₃OCH₃ (dimetyleter, DME). Av dem är det bara metanol som är vätska vid normala tryck och temperaturer och som därför skulle kunna både gå in i befintlig infrastruktur (efter mycket måttliga modifikationer av detaljer i mackar, slangar, munstycken på grund av metanols aggressivitet mot de material som nu används) och driva befintliga motorer (likaledes efter måttliga modifikationer av motsvarande detaljer).

Under energikrisen efter det så kallade ”Jom Kippur-kriget” 1973 utvecklade Ford under ledning av den kvinnliga ingenjören Roberta Nicholls den så kallade flex-fuel tekniken. Så gott som alla personbilar tillverkade efter millennieskiftet 2000 har en ”lambda” som medger valfri blandning av GEM (Gasoline, Ethanol, Methanol), om lambdan är korrekt programmerad.

Metanol är idag väsentligt billigare än bensin räknat på energiinnehåll. Det beror på billig naturgas som en följd av den nya ”fracking”-tekniken. Många nya naturgaskällor monetariseras nu trots avsaknad av pipeline genom förenklad teknik att producera metanol av metan. Priskurvan för metanol har tidigare i stort följt oljepriset, men ligger nu väsentligt under. I US Congress ligger sedan flera år ett lagförslag om open fuel standard (ofs), för att stimulera ”competition at the pump”.

Bilindustrin är i grund och botten positiv till ofs, medan oljeindustrin är starkt emot och har hittills lyckats bromsa. Medan åren går kommer klimatet alltmer i fokus istället för den tidigare rädslan för peak oil. Under tiden går tekniken framåt även med den ultimata lösningen att direkt använda luftens CO₂ som C-källa till syntetiska kolväten. En sådan rundgång av CO₂ i stil med fotosyntesen är visionen bakom George Olah’s metanolekonomi.

Hittills har metanolekonomin i praktiken handlat om ”elektrobränsle, att med energiintensiv elektrolys sönderdela vatten och med väte därifrån hydrera från luften infångad CO₂ till metanol”. Följdriktigt ligger därför den första fabriken på detta koncept på Island med sin billiga geoterma el. Sitt starkaste fäste har metanolekonomin i Kina som nu konsumerar drygt 50 % av globala metanolproduktionen om ca 100 Miljoner ton/år. Geely har nu serieproduktion av sin Model Emgard 7, som går på ren metanol (M100). Den är redan introducerad som taxiflottor i kinesiska miljonstäder för att ge bättre luftkvalitet.

J-G Hemming