Syrebärare och askor – Var tar K/Na vägen?

Projektförslag för kandidatarbete inom inst. Kemi och kemiteknik och Biologi och bioteknik 

Projektexamenskod: KBTX10-21-04 

​Avdelningen för Energi och Material
Institutionen för Kemi och Kemiteknik, Chalmers tekniska högskola 


Bakgrund
I IPCC (International Panel on Climate Change) rapport angående möjligheterna att uppnå 1.5°C målet nämns att BECCS (Bio Energy with Carbon Capture and Storage) är en av de absolut mest lovande metoderna för att fånga in koldioxid och nå klimatmålet. I praktiken innebär BECCS att man förbränner biomassa och utvinner energi, fångar in rökgaserna och separerar CO2 som sedan lagras i berggrunden istället för att släppas ut i atmosfären. Det finns många metoder för att separera CO2, men de flesta kräver mycket energi vilket gör att miljövinsterna blir mindre. En av de absolut mest energieffektiva metoderna kallas ”kemcyklisk förbränning” (Chemical Looping Combustion - CLC). Här efterliknas blodets energieffektiva system att separera syre från luften med hjälp en så kallad syrebärare. Syrebäraren är vanligtvis någon typ av metalloxid som kan oxideras i luft och fungera som ett oxidationsmedel för ett bränsle, så som biomassa. Att denna syrebärare utför detta är kritiskt för CLC på samma sätt som det är viktigt att vårat blod kan transportera syre i våra kroppar.
 
Problembeskrivning
Vid förbränning av fasta bränslen, såsom kol och trä, blir det alltid kvar en restprodukt av de oorganiska ämnena som kallas aska. Vad askan innehåller är därför mycket beroende av vad det är för bränsle som används. Det som är problematiskt med aska från biomassa är att det innehåller många ämnen som kan påverka de viktiga syrebärarna i CLC, t.ex. K och P. För att få bukt med detta problem brukar man använda billiga material som syrebärare som kan slängas innan de förstörs helt av askan. Men det saknas en förståelse av hur olika problematiska askelement, så som K och Na, reagerar med olika syrebärare. Några av de olika syrebärarna som är av intresse är bland annat: ilmenit (järn-titan-malm som används för bl.a. TiO2 tillverkning) samt LD slagg (restprodukt från stålindustrin).
Nyckelord: Askkemi, Syrebärare, CLC, OCAC, Hållbarhet, Förbränning
 
Genomförande /Viktiga moment/teknikinnehåll 
 1. Utföra experiment för att se skillnader mellan hur K och Na interaktion med syrebärare.
2. Utföra experiment för att se hur blandningar av syrebärare interagerar med föreningar vanliga i askor.
3. Identifiera med XRD (X-Ray Diffraction) och SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) vilka ämnen som uppstår vid interaktion mellan olika syrebärare och askkomponenter i temperaturer relevanta vid förbränning
 
Speciella förkunskapskrav: Intresse för laborativ kemi.
Möjlig målgrupp: K, Kf, Bt, F & I (med kemiinriktning)
Gruppstorlek: 4-6 studenter 
Förslagsställare/kontaktperson/huvudhandledare: Fredrik Hildor, Henrik Leion
Övriga handledare: Duygu Yilmaz

Sidansvarig Publicerad: må 02 nov 2020.