18.5.2020
Samtidigt som Cataldo De Blasio blivit ny biträdande professor i energiteknik får ämnet också en helt ny experimentanläggning. Anläggningen kan bland annat användas till att undersöka vad som händer med vatten i hög värme och under extremt tryck.
Utrustningen som installerades vid energitekniken i Vasa beskriver laboratorieingenjör Mikael Nyberg som ”i all enkelhet en reaktor där man kan utföra olika typer av kemiska reaktioner”. En förlaga till reaktorn, tillsammans med ritningar, finns vid laboratoriet för anläggnings- och systemteknik vid Åbo Akademi i Axelia på Biskopsgatan i Åbo.
– Det är en anläggning som liknar väldigt mycket den som vi byggde i Vasa. Den här typen av försöksutrustning har använts av Cataldo De Blasio till att forska i superkritisk vattenförångning. Och i med att han ska undervisa i Vasa ville han att vi installerar en liknande anläggning där, säger Mikael Nyberg.
Superkritisk vattenförångning innebär att man utsätter vatten för ett enormt tryck, motsvarande 230–300 bar. Ett bildäck har 2,5 bar, för varje 10 meter under havsytan ökar trycket med 1 bar, det betyder att 250 bar motsvarar vattentrycket 2,5 kilometer under havsytan. I reaktorn hettas vattnet upp till cirka 700 grader Celsius, vilket gör att vattnet övergår till ett så kallat superkritiskt tillstånd*. Då är ett av resultateten att vattnet byter polaritet. Det igen, att vattnet byter polaritet, betyder att de ämnen som tidigare lösts upp i vattnet inte längre gör det, medan ämnen som inte lösts upp av vatten, som till exempel olja nu löses upp. Det är det första Cataldo De Blasio är intresserad av med den forskning han leder vid Åbo Akademi: att ämnen som lösts upp i vatten ska skiljas från det.
– Poängen är alltså att kunna använda biomassa, till exempel den som finns i avloppsströmmar från cellulosafabriker, och ur den producera biogas.
Anläggningen fungerar, igen förenklat, så att man leder kvävgas ur en tub där den är förvarad i 300 bar, in genom ett rör. Kvävgasen pressar in biomassan in i reaktorn som omsluts av en ugn (som utgörs av två halvmåneformade block med elmotstånd) där vattnet övergår i superkritiskt tillstånd, varpå biogasen (vätgas) separeras från biomassan. Vätgasen leds till en uppsamlingspåse där den fångas in medan resten av biomassan och vattnet kondenserar och övergår till flytande form.
– Det handlar alltså om återvinning och rening på samma gång. När vattnet med biomassan förgasas får man fram biogas i en väldigt ren form. Biogas, och gaser i största allmänhet, innehåller inga mikropartiklar och brinner rent (förutsatt att gasen inte producerar giftiga avgaser) medan till exempel ved innehåller en massa sot och andra hälsovådliga mikropartiklar i rökgaserna.
– Det är inte energikrävande att höja trycket. Temperaturen kräver däremot energi – och den stora frågan är hur man gör en anläggning som ger pengarna tillbaka, som gör det lönsamt att utvinna biomassan ur avloppsvattnet.
Vad gäller anläggningen säger Nyberg att värmen i sig inte är särskilt dramatisk, 600–700 grader Celsius är inte så mycket i relation till många andra värmeintensiva verksamheter. När man till exempel bränner keramik är man uppe i 1200 grader och när man smälter metaller är man uppe i flera tusen grader. Däremot är kombinationen av högt tryck och 700-gradig värme faktorer som gör att anläggningen sätts på prov.
– Inget har någonsin ”exploderat” för oss. Men det som hänt är att utloppet täppts till, det har alltså formats en propp. Och om man inte är noggrann och inte ser till att få ner trycket kommer något i anläggningen att ge efter och det sker med ett sjuhelvetes tryck som i kombinationen med värme gör att saker och ting kommer att gå sönder och någon riskerar bränna sig. Men det har inte hänt hos oss. Anläggningen har flera säkerhetsventiler för att garantera att ingenting smäller. Det finns två säkerhetsventiler utanför själva reaktorn, en före och en efter. Dessutom har själva reaktorn en säkerhetsventil som minskar trycket så att det inte skenar iväg och något går sönder.
Inget har någonsin ”exploderat” för oss.
Men att förvandla en forskningsreaktor till en reaktor i industriskala är inte bara att bygga samma sak i större skala. Då krävs det att alla delar är av bästa kvalitet och att svetsfogarna är av högsta klass. Biomassans sammansättning i kombination med förhållandena i reaktorn gör att materialet reaktorn är konstruerad av prövas hårt. Korrosion (rost) kan till exempel uppstå och det försvagar konstruktionen, vilket är betydelsefullt i en industriell process som körs kontinuerligt. Då kan försvagningar i materialet leda till olyckor.
– Det är som sagt meningen reaktorn vi byggt i Vasa också ska användas vid undervisning. Då vill man inte riskera något. Catalodo De Blasio undervisar i bland annat metanisering, vilket varken kräver dramatisk värme eller tryck, men är något som går att göra med anläggningen.
Har man sysslat med den här typen av verksamhet vid energitekniken i Vasa förut?
– Min bild är att det här, särskilt den superkritiska vattenförångningen är en ny dimension i undervisningen och forskningen.
*Nedre gränsen för att vattnet ska nå superkritiskt tillstånd är ett tryck på 221 bar och en temperatur på 374 grader Celcius.
