SkyNano Startup a CO2 szilárd szénné alakításához: 1. rész

2050-re is sok üvegházhatású gáz (ÜHG) fog kibocsátani – egyes becslések szerint évi 10-15 milliárd tonna. Ezt a „maradék” ÜHG-t valamilyen módon ártalmatlanítani kell, ha a világ nettó nullát akar elérni 2050-re. Az egyik módszert, a szén-dioxid-leválasztást és a földalatti tárolást (CCUS) tanulmányozták a legtöbben, mivel azt olajjal és gázzal valósították meg. cégek évtizedek óta, bár vannak komoly korlátok.

De van egy új gyerek a háztömbön. A SkyNano nevű cég, 2017-ben kezdődött, elektrokémiai eljárást alkalmaz hogy a CO2-t szilárd szén nanocsövekké alakítsák nem pedig a hagyományos nanocsőgyártásban használt termokémiai eljárás. Az egyetlen melléktermék az oxigén, ellentétben a szén-monoxiddal, a policiklusos aromás szénhidrogénekkel (PAH) és az illékony szerves vegyületekkel (VO)VO
Cs) más módszerekből.

A szén nanocsövek üreges széncsövek, amelyek mérete nanométerben van. Ezek a szilárd szenek szívósak, és járművek páncélzatában használatosak. Elektromos áramot tudnak szállítani, és átviteli kábelekben használják. Rugalmasak és szőtt anyagban használhatók.

Mivel az eljárás felhasználható a cement- és acélgyártó gyárakból kibocsátott CO2-áramok átalakítására is, nagy ígéretet jelent a nehezen csökkenthető kibocsátások eltávolításában.

A SkyNano vezérigazgatója Anna Douglas, aki 2017-ben társalapítója volt a cégnek, miközben a Vanderbiltben szerzett PhD-t Prof. Cary Pinttel, a SkyNano műszaki igazgatójával. Anna 2014-ben diplomázott a Lee Egyetemen matematika és kémia szakon, majd 2019-ben PhD fokozatot Vanderbiltben szerzett interdiszciplináris anyagtudományból. A SkyNano technológiájával kapcsolatos munkáját számos, lektorált tudományos publikációban kiemelték, a 2019-es Forbes 30 30 év alatti díjban, a 2020-as K+F100-díjban, a 2021-es TechConnect Innovation Awardban és a 2022-es Governor's Environmental Stewardship Award of Tennessee-ben.

Az alábbiakban az Annával készült interjú 1. része látható, amely a startup cég új technológiájához és finanszírozásához kapcsolódik, beleértve a szén-dioxid-leválasztás, a föld alatti befecskendezés és a tárolás (CCUS) összehasonlítását.

A 2. rész hamarosan megjelenik, és a piacokra és az éghajlati megoldásokra irányul.

1. Mi a SkyNano cégalapítás háttértörténete?

Egyetemista koromban nyári gyakorlaton voltam a NASA Glenn Kutatóközpontjában, Clevelandben, OH-ban, és teljesen beleszerettem a nanotechnológiába és az anyagtudományba. Elmentem Vanderbilthez, hogy PhD fokozatot szerezzek anyagtudományból, és kutatási témaként kezdtem el az energiatároláshoz használt nanoanyagokon dolgozni, mivel határozottan úgy éreztem, hogy az energiatárolás a fenntartható energiainfrastruktúra legjelentősebb szűk keresztmetszete (és az is). Amíg az akkumulátorokat tanulmányoztam, rájöttem, hogy az elemek szintetizálásának és bányászatának módja nem túl fenntartható, és még az akkumulátorok „tiszta” technológiaként való használatát is alááshatja.

PhD-tanácsadómmal elkezdtünk más módszereket keresni szénszerkezetek előállítására, amelyek számtalan felhasználási területtel bírnak az akkumulátorkémiában, és felfedeztünk egy elektrokémiai eljárást, amelyet az 1900-as évek eleje óta tanulmányoztak a CO2 szilárd szénné történő átalakítására, de nagy szelektivitás nélkül. meghatározott szénszerkezetekhez. Úgy gondoltuk, ha ezt a témát a nanoanyag-szintézis hátteréből közelítjük meg, javítani tudnánk a technológia piacra viteléhez szükséges szelektivitást. Nem sokkal ezután megkaptuk az első finanszírozást az Energiaügyi Minisztérium Innovációs Crossroads programjából, egy laborba ágyazott vállalkozói programból, a többi pedig már történelem.

2. Mi a SkyNano alaptechnológiája?

A SkyNano mögöttes technológiája egy kémiai folyamaton alapul, amelyet az 1900-as évek eleje óta tanulmányoztak akadémiai laboratóriumokban szerte a világon. Lényegében a CO2 kémiai abszorpcióján alapul oxidmolekulákon keresztül, hogy karbonátot képezzenek, majd a karbonátmolekulát elektrokémiai úton visszabontják az eredeti oxiddá. A nettó reakció itt egyszerűen CO2 à C(szilárd) + O2(gáz). Ennek a folyamatnak mélyreható következményei vannak, mivel ez egy egyszerű, 4 elektronból álló eljárás a gáz halmazállapotú szén-dioxidból szilárd szén előállítására.

A CO2 rendkívül stabil, ezért is vált problémássá légkörünkben, de ha visszahozzuk szilárd szénformájába, az is rendkívül stabil, és tartós szén-tárolást tesz lehetővé. Ez egy fontos különbség, mivel számos CO2-átalakítási technológia olyan végterméket állít elő, amely életciklusa során újra CO2-t bocsát ki. Ezek a legjobb esetben szénsemlegesek, de nem biztosítanak hosszú távú állandó tárolást. A mi eljárásunkhoz hasonló szilárd termékek mindkét világ legjobbjait mutatják be: a szén-dioxid-átalakítást (gazdaságos termék készítése CO2-ból) és a megkötést (hosszú távú tárolás).

3. Hogyan finanszírozzák a SkyNano céget? Kik az érintettek? Mik a finanszírozási céljai?

2022 augusztusáig a SkyNano mintegy 8.5 millió dollár (millió) nem hígító hatású finanszírozást gyűjtött össze különféle szövetségi, állami és kereskedelmi forrásokból. Elsődleges szövetségi támogatóink az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma, a Nemzeti Tudományos Alapítvány és az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma. A SkyNano technológiája szinte minden szövetségi ügynökség stratégiai céljait érinti, akár a szén-dioxid-mentesítési erőfeszítéseinken, akár az általunk gyártott, a nemzetbiztonság kritikus anyagaként azonosított anyagokon keresztül. Ennek érdekében számos érintett érdekelt felünk van, köztük a kibocsátási források, a dekarbonizáció miatt aggódó politikai döntéshozók, a szén-dioxid-eltávolítási egységek ügyfelei és az általunk gyártott anyagok vásárlói.

Megalakulásunk óta a lézerrel a CO2-ből előállított anyagok vásárlóira koncentrálunk. A szilárd széntartalmú adalékanyagok a szerkezetek széles skálájában kaphatók, és képesek vagyunk kielégíteni számos mai piaci igényt, valamint új piacokat teremteni az alacsonyabb árú fejlett szén-anyagok révén. Finanszírozási céljaink továbbra is az ügyféligények kielégítésére irányulnak, ezért a projektalapú finanszírozásra összpontosítunk, amelyet mind K+F-támogatásokból, mind fizetős kísérleti projektekből az ügyfelekkel folytatunk.

4. A CO2-t a levegőből való közvetlen megkötéssel kapja meg. Ez nem túl hatékony, igaz. Beszerezhető a cement- és acélgyárakból és más nehezen csökkenthető ágazatokból származó koncentrált CO2-áramokból is?

Így van. Nem túl hatékony CO2-t kivonni a légkörből. Természetesen a mi technológiánk tud közvetlen légbefogási eljárásként működnek, de sokkal hatékonyabb, ha legalább 1% CO2-tartalmú bemeneti áramokkal dolgozunk. Ezek olyan hulladékáramok, amelyek a cementtől és acélon át a vegyiparig és az energiatermelésig terjedő iparágakban találhatók. Jelenleg is folyamatosan együttműködünk a Tennessee Valley Authority-vel, hazánk legnagyobb közszolgáltatójával, hogy bemutassuk, hogy a kombinált ciklusú földgázerőművek füstgázai felhasználhatók szilárd széntermékek előállítására.

A szén-dioxid-kibocsátási láncban számos érdekelt fél található. Az egyik végén van néhány technológia, amelyek nagyon alkalmasak a közvetlen levegő befogására koncentrált CO2-áram előállítására. A másik végén számos olyan technológia található, amelyek képesek nagy tisztaságú CO2 (>90%) feldolgozására. Sokkal kevesebb olyan technológia létezik, amely 1-80%-os CO2-val képes elősűrítés nélkül dolgozni, és innen származik ma a CO2-kibocsátásunk túlnyomó része. A SkyNano technológiája nagyon jól működik, hogy közvetlenül összekapcsolja a pontforrású kibocsátásokat, és dekarbonizálja azokat a nehezen csökkenthető ágazatokat, amelyekre mindannyian számítunk a mai életminőség szempontjából.

5. Mennyire költséges az Ön eljárása a szén-dioxid leválasztásához és a CO2 föld alatti befecskendezéséhez és tárolásához (CCUS) képest, amely valószínűleg szénadót igényel, kivéve, ha olajat állítanak elő a másik végén.

A CCUS-nak elsősorban az a gazdasági kihívása, hogy a lehetséges szén-dioxid-adón kívül nincs gazdasági felfelé ívelés, így az összességében nettó veszteség a vállalatok számára. A nagyvállalatok jelenleg is fontolgatják a CCUS-t a technológia kiforrottsága és a gyors dekarbonizáció iránti vágyuk miatt, de ez összességében nettó veszteség minden esetben, még adóalapú ösztönzőkkel együtt is.

A SkyNano eljárása gazdaságilag megvalósítható a CO2-ból, szilárd szénből származó termékünk értéke alapján, és az adókedvezmények egyszerűen csak bónuszt jelentenének. Valójában a jelenlegi 45Q-s adóstruktúra mellett az adókedvezményekből származó potenciális bevétel elhanyagolható a szén-dioxid-termékünkből származó bevételhez képest.

Ami a költségeket illeti, a CCUS-szal kapcsolatos kihívások egy része az engedélyezés, a szabályozási akadályok és egyéb költségek, amelyek nem mindig nyilvánvalóak a technológia érdemi értékelése során. A SkyNano esetében a költségeinket elsősorban a folyamatunk lebonyolításához szükséges elektromos energiából származtatják, és arra számítunk, hogy idővel profitálni fog az energiaárak előre jelzett csökkenése, ha több megújuló energiaforrás kerül be hálózatunkba.

További kérdésekért lásd SkyNano Startup a CO2 szilárd szénné alakítására: 2. rész – Piacok és klímamegoldás.