13 december 2024
Ny forskning banar väg för hållbar omvandling av koldioxid
En ny doktorsavhandling från Luleå tekniska universitet ger lovande insikter för klimatsmarta lösningar. Doktoranden Fangfang Li har utvecklat innovativa metoder för att omvandla koldioxid till användbara kemikalier och bränslen. Teknologin, som bygger på elektrokemisk koldioxidreduktion (CO2R), visar stor potential för att minska utsläpp och skapa ekonomiskt värde, men vissa utmaningar kvarstår.
Fangfang Lis forskning fokuserar på hur joniska vätskor och djupa eutektiska lösningar – innovativa elektrolyter med unika egenskaper – kan förbättra processens effektivitet och energiprestanda. Ett av de mest betydande genombrotten i hennes avhandling är integrationen av CO2R-processen med biomassaförgasning, vilket har visat sig kunna minska produktionskostnaderna för metanol avsevärt, en viktig kemikalie som används både som bränsle och inom olika industrier.
– Att integrera CO2R-processen med biomasseaförgasning visade sig vara ett lovande sätt att sänka kostnader och förbättra hållbarheten. Detta är ett viktigt steg mot kommersialiseringen av teknologin, säger Fangfang Li, doktorand i energiteknik.
Enligt analysen sjönk kostnaden för metanol från €1,44/kg till €1,02/kg i den integrerade processen. Detta är ett betydande framsteg, även om elpriserna fortfarande är en avgörande faktor för att avgöra teknikens ekonomiska bärkraft. Noterbart är att det mest kostnadseffektiva resultatet uppnåddes genom att skifta produkten till kolmonoxid (CO), med en produktionskostnad på endast €0,38/kg – under det nuvarande marknadspriset för metanol (€0,50/kg).
– Vår analys visar att elpriser spelar en avgörande roll för att göra teknologin ekonomiskt hållbar. Därför är det viktigt att utveckla energieffektiva processer samtidigt som man drar nytta av förnybara energikällor.
Fangfang Li, doktorand i energiteknik vid Luleå tekniska universitet.
Enorm potential
Förutom den ekonomiska analysen lyfter avhandlingen fram viktiga framsteg inom materialutveckling. Genom att använda en specialdesignad silverkatalysator med en molekylreglerande komponent uppnådde Li en konverteringseffektivitet på 99 % från CO2 till CO – en betydande förbättring jämfört med tidigare metoder. Dessutom testades nya elektrolyter baserade på eutektiska lösningar, vilket ledde till minskade energibehov och högre prestanda.
– Introduktionen av specifika molekyler på katalysatorytan förbättrade processeffektiviteten dramatiskt. Detta visar på vikten av materialutveckling för att optimera teknologin.
Avhandlingen ger en omfattande översikt över både tekniska framsteg och ekonomiska och miljömässiga utmaningar. Fangfang Lis forskning representerar en viktig milstolpe i utvecklingen av teknologier som kan omvandla koldioxid från ett problem till en värdefull resurs.
– Jag hoppas att min forskning kan inspirera till ytterligare framsteg inom detta område. Potentialen att minska CO2-utsläpp samtidigt som man skapar värdefulla resurser är enorm.