Hoppa till innehållet

Bioteknik för infångning av koldioxid

Publicerad: 22 november 2022

Koldioxidinfångning, användning och lagring är viktiga tekniker som utvecklas för att minska industrins koldioxidutsläpp. Luleå tekniska universitet medverkar bland annat i ett stort EU-projekt inom koldioxidinfångning och användning (CCU), där universitetets forskare tillsammans med bioraffinaderiet SunPine fångar in fabrikens koldioxid med hjälp av bioteknik. Därefter levereras den till aktörer som tillverkar nya efterfrågade produkter för den gröna omställningen.

– I VIVALDI projektet som vi gör i samarbete med bioraffinaderiet SunPine, utvecklar vi ett innovativt, hållbart och kostnadseffektivt koncept, där vi med hjälp av bioteknik fångar in koldioxid från biobaserade industrier för att sedan kunna omvandla koldioxiden till efterfrågade kemikalier. På så sätt kommer industrins utsläpp av växthusgaser inte bara att minska, utan koldioxid kan samtidigt användas som en ny och hållbar råvara. Det minskar beroendet av import av fossila råvaror och förbrukningen av nyckelresurser som energi, vatten och mark, säger Io Antonopoulou, forskare inom biokemisk processteknik vid Luleå tekniska universitet.

Infångning av koldioxid

En sommardag i slutet av juni var hon tillsammans med två andra forskare från biokemisk processteknik vid Luleå tekniska universitet, uppe på taket på SunPines industrianläggning i Piteå för att medverka när rökgas fångades in från skorstensröret med hjälp av slangar, inom projektet VIVALDI. Den infångade rökgasen, som består av koldioxid och andra ämnen, packades under högt tryck i stora gasbehållare. Det är en process som kräver experter, i det här fallet Krajete GmbH från Österrike. Gasbehållarna med komprimerad gas transporterades sedan till labbet på Luleå tekniska universitet. Io Antonopoulou och hennes forskarteam har därefter jobbat för att ta fram en ren koldioxidgas som de sedan skickar till projektpartners, för vidareförädling till kemikalier som behövs för den gröna omställningen.

– Istället för att enbart förlita sig på kemikalier som absorberar koldioxiden, fångar vår forskargrupp in koldioxiden med hjälp av ett enzym som kallas karbanhydras. Det är ett extremt snabbt enzym som kan användas ensamt eller kopplas till andra mer kända infångningstekniker, säger Io Antonopoulou.

Detta videoklipp har blockerats på grund av dina cookie-inställningar.
Acceptera marknadsföringscookies eller se videoklippet på Youtube.

Foto: Katarina Karlsson

Innovationen bakom konceptet

Konceptets innovation är att enzymet fungerar som biokatalysator och accelererar omvandlingen av koldioxiden till bikarbonat (en vattenlöslig form av koldioxid), så att absorptionssteget går väldigt snabbt. En viktig fördel med att ha koldioxid i form av vattenlöslig bikarbonat är att det krävs mindre energi när den sedan ska komprimeras ytterligare. Det gör konceptet mycket mindre energikrävande, upp till 2530 procent och därmed mer kostnadseffektivt.

– Vi tror att karbanhydras roll som katalysator i koldioxidinfångning kommer att öka enormt under de kommande åren, säger Io Antonopoulou.

En av de stora utmaningarna med konventionell koldioxidinfångning är just de höga kostnaderna. Koldioxidinfångning från rökgas inkluderar ett absorptionssteg, där koldioxid "binds" inuti en vätska, en absorbent. Därefter värms den koldioxidrika absorbenten upp i ett desorptionssteg, som frigör "ren" koldioxid som komprimeras ytterligare. Desorption och kompression kräver betydande energi. Dessutom är transport av komprimerad koldioxid för användning eller lagring också mycket dyr. De tekniker Io Antonopoulous forskarteam använder är mer hållbara och kostnadseffektiva

Rollen i VIVALDI-projektet

Uppgiften för hennes forskargrupp i VIVALDI-projektet är att utvinna ren koldioxid från biogena koldioxidutsläpp från industrier som tillverkar biobränslen, som SunPine. Det gör forskarna med hjälp av en teknologi som kombinerar infångning av koldioxid med hjälp av ett enzym och aminskrubbning, en kemisk process där koldioxiden renas med hjälp av en amin, ett organiskt lösningsmedel. Samarbetspartners i projektet kommer sedan att kunna använda den rena koldioxidgasen för att producera organiska syror som behövs i den gröna omställningen och inom livsmedelsindustrin.

Viktig forskning för klimatet

Många av våra industrier står för en stor del av dagens koldioxidutsläpp och vissa industrier som är viktiga för den framtida samhällsutvecklingen, som cementindustrin, saknar idag möjligheter att helt ta bort koldioxidutsläppen, eftersom det är en biprodukt från deras tillverkningsprocess. För att ta bort koldioxid från sådana industrier är det viktigt att utveckla och använda tekniker som kan fånga in och omvandla koldioxid.

– Det är också viktigt att nämna att koldioxidinfångning förväntas spela en viktig roll även efter 2050 när Europa ska vara koldioxidneutralt. Vi kommer att behöva fortsätta att fånga in koldioxid som finns kvar i atmosfären i många år för att hålla nivåerna låga och minska klimatpåverkan, säger Io Antonopoulou.

Med fokus på enzymer

2014 kom Io Antonopoulou som doktorand till forskargruppen inom Biokemisk processteknik vid Luleå tekniska universitet. Sedan dess har hennes forskning fokuserat på att använda enzymer för att omvandla förnybara råvaror till produkter som har ett högt mervärde.

Ett av mina primära fokus är att använda just enzymet karbanhydras för att fånga in koldioxid från industriella utsläpp eller från luften för att bekämpa klimatförändringarna. Den infångade koldioxiden kan sedan lagras eller omvandlas till värdefulla kemikalier som till exempel myrsyra och metanol.

Det var när jag studerade kemiteknik vid National Technical University of Athens och utförde experiment i labbet under mitt examensarbete, som jag blev intresserad av forskning och metoder att utveckla nya material från förnybara råvaror med hjälp av mikroorganismer och enzymer, säger Io Antonopoulou som kommer från Aten i Grekland.

Ny rapport från FN:s mellanstatliga klimatpanel

Carbon Capture Utilization (CCU) och Carbon Capture and Storage (CCS) är bland de viktigaste teknikerna för att minska koldioxidutsläppen inom industrin och minska beroendet av fossila bränslen i samhället. Det beskrivs i den rapport som nyligen publicerades av FN:s mellanstatliga klimatpanel om klimatförändringar, IPCC AR6 WG3, läs mer här. VIVALDI-projektet finansieras av Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horizon 2020 enligt bidragsavtal N°101000441.

Forskarna Paul Christakopoulos, Ayanne De Oliveira Maciel och Ulrika Rova medverkar också i projektet.

Fler projekt om koldioxidinfångning med hjälp av enzymer där Io Antonopoulou medverkar:

Andra relevanta länkar

Kontakt

Io Antonopoulou

Io Antonopoulou, Universitetslektor

Telefon: 0920-493453
Organisation: Biokemisk processteknik, Kemiteknik, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser