„SkyNano“ paleidimas, skirtas CO2 paversti kietąja anglimi: 1 dalis

Iki 2050 m. vis dar bus išmetama daug šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) – kai kuriais skaičiavimais, 10–15 milijardų tonų per metus. Kad pasaulis iki 2050 m. pasiektų grynąjį nulį, šiuos „likusius“ šiltnamio efektą sukeliančius dujas reikia kokiu nors būdu pašalinti. Vienas metodas – anglies dioksido surinkimas ir saugojimas po žeme (CCUS) – buvo ištirtas labiausiai, nes jį įgyvendino nafta ir dujos. įmonių dešimtmečius, nors tokių yra rimti apribojimai.

Tačiau bloke yra naujas vaikas. A bendrovė „SkyNano“., pradėtas 2017 m., naudojamas elektrocheminis procesas paversti CO2 į kietą anglies nanovamzdelį o ne termocheminis procesas, naudojamas įprastų nanovamzdelių gamyboje. Vienintelis šalutinis produktas yra deguonis, priešingai nei anglies monoksidas, policikliniai aromatiniai angliavandeniliai (PAH) ir lakieji organiniai junginiai (VO).VO
Cs) iš kitų metodų.

Anglies nanovamzdeliai yra tuščiaviduriai anglies vamzdeliai, kurių dydis nanometrais. Šios kietos anglies yra tvirtos ir naudojamos transporto priemonių šarvuose. Jie gali nešti elektros srovę ir naudojami perdavimo kabeliuose. Jie yra lankstūs ir naudojami audinyje.

Kadangi šis procesas taip pat gali būti naudojamas konvertuoti iš cemento ir plieno gamybos gamyklų išmetamą CO2 srautą, jis yra daug žadantis pašalinti sunkiai mažinamas emisijas.

„SkyNano“ generalinė direktorė yra Anna Douglas, kuri 2017 m. įkūrė įmonę kartu su profesoriumi Cary Pint, „SkyNano“ technikos direktoriumi, dirbdama doktorantūroje Vanderbilte. 2014 m. Anna Lee universitete baigė matematikos ir chemijos laipsnį, o 2019 m. Vanderbilte įgijo tarpdisciplininių medžiagų mokslų daktaro laipsnį. Jos darbas, susijęs su SkyNano technologija, buvo pabrėžtas daugelyje recenzuojamų mokslinių publikacijų, 2019 m. Forbes apdovanojimas 30 iki 30, 2020 m. R&D100 apdovanojimas, 2021 m. TechConnect inovacijų apdovanojimas ir 2022 m. Tenesio valstijos gubernatoriaus aplinkos priežiūros apdovanojimas.

Žemiau pateikiama 1 pokalbio su Anna dalis, kuri yra susijusi su naujomis technologijomis ir pradedančiosios įmonės finansavimu, įskaitant palyginimą su anglies surinkimu, įpurškimu po žeme ir saugojimu (CCUS).

Netrukus pasirodys 2 dalis, skirta rinkoms ir klimato sprendimams.

1. Kokia yra „SkyNano“ įmonės įkūrimo istorija?

Kai buvau bakalauro studentas, vasarą atlikau stažuotę NASA Glenn tyrimų centre Klivlende, OH, ir visiškai įsimylėjau nanotechnologijas ir medžiagų mokslą. Nuvažiavau į Vanderbiltą siekti medžiagų mokslo daktaro laipsnio ir pradėjau dirbti su nanomedžiagomis energijos kaupimui kaip mokslinių tyrimų tema, nes tvirtai jaučiau, kad energijos kaupimas yra (ir yra) svarbiausia tvarios energetikos infrastruktūros kliūtis. Studijuodamas baterijas supratau, kad daugelio medžiagų, iš kurių gaminamos baterijos, sintetinimas ir iškasimas tikrai nėra labai tvarus ir netgi gali pakenkti baterijų kaip „švarios“ technologijos naudojimui.

Mano patarėjas mokslų daktaras ir aš pradėjome ieškoti kitų būdų, kaip sukurti anglies struktūras, kurios gali būti naudojamos be galo daug baterijų chemijos srityje, ir atradome elektrocheminį procesą, kuris buvo tiriamas nuo XX a. pradžios, siekiant paversti CO1900 į kietą anglį, bet be didelio selektyvumo. konkrečioms anglies struktūroms. Manėme, kad jei šią temą nagrinėtume nanomedžiagų sintezės pagrindu, galėtume pagerinti selektyvumą, kurio reikia norint pateikti technologiją į rinką. Netrukus po to gavome pirmąjį finansavimą iš Energetikos departamento Inovacijų kryžkelės programos, laboratorijoje įterptos verslumo programos, o visa kita yra istorija.

2. Kokia yra pagrindinė „SkyNano“ technologija?

Pagrindinė „SkyNano“ technologija pagrįsta cheminiu procesu, kuris buvo tiriamas nuo XX a. pradžios akademinėse laboratorijose visame pasaulyje. Iš esmės jis pagrįstas cheminiu CO1900 absorbcija per oksido molekules, kad susidarytų karbonatas, tada elektrocheminiu tos karbonato molekulės skaidymu atgal į pradinį oksidą. Grynoji reakcija čia yra tiesiog CO2 à C (kieta medžiaga) + O2 (dujos). Šio proceso pasekmės yra gilios, nes tai paprastas 2 elektronų procesas, skirtas kietajai angliai gaminti iš dujinio anglies dioksido.

CO2 yra labai stabilus, todėl mūsų atmosferoje jis tapo problemiškas, tačiau kai grąžiname jį į kietą anglies formą, jis taip pat yra ypač stabilus ir leidžia nuolat kaupti anglį. Tai svarbus skirtumas, nes daugelis CO2 transformavimo technologijų sukuria galutinius produktus, kurie per savo gyvavimo ciklą vėl išskirs CO2. Geriausiu atveju jie yra neutralūs anglies dioksido kiekiui, tačiau nenumato ilgalaikio nuolatinio saugojimo. Tokie kietieji produktai, kaip mūsų procesas, pristato geriausius iš abiejų pasaulių: anglies transformaciją (ekonomiško produkto gamyba iš CO2) ir sekvestraciją (ilgalaikį saugojimą).

3. Kaip finansuojama „SkyNano“ įmonė? Kas yra suinteresuotosios šalys? Kokie jūsų finansavimo tikslai?

2022 m. rugpjūčio mėn. „SkyNano“ iš įvairių federalinių, valstijų ir komercinių šaltinių surinko apie 8.5 mln. USD (milijonų) nemažinamųjų lėšų. Mūsų pagrindiniai federaliniai rėmėjai yra JAV Energetikos departamentas, Nacionalinis mokslo fondas ir JAV Gynybos departamentas. „SkyNano“ technologija paliečia beveik kiekvienos federalinės agentūros strateginius tikslus – mūsų dekarbonizacijos pastangas arba konkrečias mūsų gaminamas medžiagas, kurios buvo pripažintos svarbia nacionalinio saugumo medžiaga. Šiuo tikslu turime daug susijusių suinteresuotųjų šalių, įskaitant išmetamųjų teršalų šaltinius, politikos formuotojus, susirūpinusius dekarbonizavimu, anglies šalinimo kreditų klientus ir mūsų gaminamų medžiagų klientus.

Nuo pat įkūrimo lazeriu orientuojamės į medžiagų, kurias gaminame iš CO2, klientus. Kietosios anglies priedų medžiagos yra įvairių konstrukcijų, todėl galime patenkinti daugelį šiandieninių rinkos poreikių ir sukurti naujas rinkas naudodami žemesnes pažangias anglies medžiagas. Mūsų finansavimo tikslai tebėra orientuoti į klientų poreikių tenkinimą, todėl pagrindinis dėmesys skiriamas projektų finansavimui, gaunamam iš mokslinių tyrimų ir plėtros dotacijų ir mokamų bandomųjų projektų su klientais.

4. CO2 gaunate tiesiogiai surinkdami iš oro. Tai nėra labai efektyvu, tiesa. Ar galite jo gauti ir iš koncentruoto CO2 srautų iš cemento ir plieno gamyklų bei kitų sunkiai mažinamų sektorių?

Teisingai. Ištraukti CO2 iš atmosferos nėra labai efektyvu. Mūsų technologija tikrai galima veikia kaip tiesioginis oro surinkimo procesas, tačiau jis yra daug efektyvesnis, kai dirbame su įvesties srautais, kuriuose yra bent 1 % CO2. Tai atliekų srautai, randami pramonės šakose, pradedant cementu ir plienu, baigiant chemikalais ir energijos gamyba. Šiuo metu nuolat bendradarbiaujame su Tenesio slėnio administracija, didžiausia mūsų šalies visuomenine įmone, siekdami parodyti, kad kombinuoto ciklo gamtinių dujų jėgainių išmetamosios dujos gali būti naudojamos kietosios anglies produktams gaminti.

Visoje anglies dvideginio išmetimo grandinėje yra įvairių suinteresuotųjų šalių. Viename gale yra keletas technologijų, kurios labai tinka tiesioginiam oro surinkimui, kad susidarytų koncentruotas CO2 srautas. Kitame gale yra daug technologijų, galinčių apdoroti didelio grynumo CO2 (>90%). Yra daug mažiau technologijų, kurios gali dirbti su 1–80 % CO2 be išankstinio koncentravimo, todėl šiandien iš čia išmetama didžioji dalis CO2 emisijų. „SkyNano“ technologija labai gerai veikia, kad būtų galima tiesiogiai susieti su taškinio šaltinio išmetamais teršalais ir dekarbonizuoti kai kuriuos sunkiai mažinamus sektorius, kuriais mes visi pasitikime šiandienos gyvenimo kokybe.

5. Kiek brangus jūsų procesas, palyginti su anglies dioksido surinkimu ir CO2 įleidimu po žeme bei saugojimu (CCUS), kuriam tikriausiai reikės anglies mokesčio, nebent nafta bus gaminama kitame gale.

Ekonomikos iššūkis CCUS pirmiausia yra tas, kad be galimo anglies dioksido mokesčio nėra jokios ekonominio pakilimo, todėl bendros įmonės patiria grynųjų nuostolių. Didelės įmonės šiuo metu vis dar svarsto apie CCUS dėl šios technologijos brandos ir noro greitai dekarbonizuoti, tačiau tai yra bendras grynasis nuostolis visais atvejais, net ir su mokesčių lengvatomis.

„SkyNano“ procesas yra ekonomiškai pagrįstas, atsižvelgiant į mūsų gaminamo CO2 ir kietosios anglies produkto vertę, o mokesčių paskatos būtų tiesiog premija. Tiesą sakant, pagal dabartinę 45 ketvirčių mokesčių struktūrą potencialios pajamos iš mokesčių paskatų yra nereikšmingos, palyginti su pajamomis iš mūsų anglies produkto.

Kalbant apie išlaidas, kai kurie CCUS iššūkiai yra leidimas, reguliavimo kliūtys ir kitos išlaidos, kurios ne visada yra akivaizdžios vertinant technologiją pagal jos pranašumus. „SkyNano“ mūsų išlaidas pirmiausia sudaro elektros energija, kurios reikia mūsų procesui vykdyti, ir tikimės, kad laikui bėgant turėsime naudos iš numatomo energijos kainų sumažėjimo, kai į mūsų tinklą bus įtraukta daugiau atsinaujinančių energijos šaltinių.

Daugiau klausimų ir atsakymų žr „SkyNano Startup“, skirtas CO2 paversti kietąja anglimi: 2 dalis – Rinkos ir klimato sprendimas.