24.6.2020

TEXT: Oskar Karlström

Utsläppbegräsningar ställer stora krav på industrin medan den cirkulära ekonomin påkallar nya innovationer.

NO_x-utsläpp (kväveoxider) från industrier är ett av våra mest kritiska utsläppsproblem. Ett pågående Finlands Akademi-projekt vid Åbo Akademi forskar bland annat i nya strategier att tackla NO_x. Forskningsgruppen för oorganisk kemi har forskat i NO_x sedan 1980-talet och intressant nog har forskningsområdet fortsättningsvis hög relevans.

Med hjälp av forskningen på 1980 och 90-talen kunde man implementera reduktionsstrategier för att nå dåtidens utsläppsgränser. Efter tusentals vetenskapliga publikationer klarnade det hur oerhört komplicerat det är att fundamentalt förstå och förutspå hur NO_x bildas. Senaste åren har NO_x-utsläppsgränserna blivit ännu striktare; utsläppsgränserna är så strikta att det är mycket utmanande för olika industrier att nå acceptabla utsläppsnivåer. Åbo Akademi samarbetar för tillfället med fem olika industriella företag inom forskningsområdet reduktion av NO_x.

I juni har jag fått förmånen att vara opponent på en doktorsavhandling vid Danmarks Tekniska Universitet. Avhandlingen fokuserar på matematisk modellering av NO_x och hur man med hjälp av ammoniak kan reducera NO_x i industriella cyklonreaktorer. Cyklonreaktorer kan användas bland annat för produktion av antimonoxid, niobium och titanoxidpulver.

NO_x är även ett viktigt forskningsområde för cirkulära ekonomin. Cirkulära ekonomin har flera mål, till exempel att sluta dumpa giftigt avfall. För tillfället förs stora mängder avfall till en nästan obebodd ö i Norge. På individnivå är ett viktigt mål är att minimera hushållens konsumtionsavfall. Vad många är omedvetna om är att hushållens konsumtionsavfall endast utgör några procent av totalavfallet. Industrier (som energi- och jordbruksindustrin) genererar den största mängden av allt avfall. Ett aktuellt forskningsområde är att utvinna energi från oanvändbara sidoströmmar och avfall. I energiutvinningssteget från avfallet produceras NO_x, som måste reduceras, gärna med nya och innovativa metoder: varför inte med helt nya cyklonreaktorer?

Ett annat nytt cirkulärekonomiskt forskningsområde är kanske oväntat: förbränning av metallpulver.

Förbränna metallpulver för att ersätta fossila bränslen? Idén är ny (i den här kontexten), och tangerar flera av forskningsfrågorna i ett Finlands Akademi-projekt vid Åbo Akademi. Våra svenska kollegor i Lund fick nyligen 34 miljoner kronors finansiering för metallpulverförbränning. Idén är att förbränna – med andra ord att oxidera – en lämplig metall (till exempel järn eller magnesium) till metalloxid och den vägen producera värmeenergi och elektricitet, helt utsläppsfritt. Metalloxiden reduceras sedan tillbaka till den ursprungliga metallen med hjälp av grön energi: vind, sol, vatten, biomassa. Sedan kan metallen användas på nytt, det vill säga: inga sidoströmmar skapas och cirkulära kriterier uppfylls.

Vid forskningsgruppen för oorganisk kemi har vi nyligen designat och byggt en ny förbränningsreaktor som kan användas för ändamålet. Reaktorn byggdes nästan helt av gamla reservdelar! Med reaktorn kan vi studera hur olika typers metallpartiklar reagerar vid mycket höga temperaturer och korta uppehållstider. Det har dock visat sig att dessa högtemperaturexperiment är problematiska att utföra i utrymmet i Axelia, där nya reaktorn nu är placerad. Däremot kommer experimenten bättre att kunna utföras i nya byggnaden Aurum. Vi ser fram emot flytten, och hoppas att preliminära forskningsresultat kan generera ny innovativ forskning och forskningsprojekt.

Oskar Karlström
Docent och akademiforskare i oorganisk kemi vid Åbo Akademi.