I stället för att släppa ut koldioxiden i luften kan man använda den för att ta fram metanol – som är ett utmärkt bränsle för bilar och flygplan – med hjälp av solenergi.

Dinko Chakarov med ett laserbaserat vakuumsystem som används för att studera växelverkan mellan ljus och nanopartiklar.
Foto: Peter Widing/Chalmers

Tekniken finns redan, och nu startar en stor nordisk forskningssatsning som ska göra processen så billig och enkel att den kan börja användas i stor skala. Satsningen leds av Chalmers.

Att tillverka metanol med hjälp av solljus har flera viktiga fördelar jämfört med andra energisystem: Metanol är lätt att lagra, till skillnad från elektricitet. Det är ett fordonsbränsle som är färdigt att använda i dagens infrastruktur. Solenergi ger den mest effektiva framställningen jämfört med andra förnyelsebara energikällor. Detta är utgångspunkterna för ett fyraårigt samarbetsprojekt som leds av Dinko Chakarov, biträdande professor i fysik på Chalmers.

– Vi har arbetat i många år med att ta fram vätgas med hjälp av solenergi, bland annat genom att studera hur olika ytor påverkar reaktionerna. Men vätgas är fortfarande svårt att lagra och transportera. Därför har vi nu gått över till att tillverka metanol, som är ett lätthanterligt bränsle.

Vätgas har länge setts som framtidens fordonsbränsle, men det har visat sig vara svårare än vad man trodde att få till en fungerande infrastruktur för vätgas. Många forskare världen över har därför styrt om sin forskning på senare år – bland annat som en följd av att det amerikanska energidepartementet slutade finansiera vätgasforskningen från år 2010, efter en massiv satsning på ”vätgasekonomin” under många år.

Men Chalmersforskarnas resultat inom vätgastillverkning kommer nu till nytta när de har gått över till metanol. Vätgas är nämligen det första steget i tillverkningen av metanol, och båda stegen katalyseras med i stort sett samma metod. Först splittras vattenmolekyler så att det bildas vätgas och syrgas. Sedan reagerar vätgas med koldioxid och metanol bildas. Båda reaktionerna drivs genom fotokatalys, vilket betyder att solenergi omvandlas direkt till kemisk energi.

Metanoltillverkningen innebär dessutom att koldioxid blir en resurs – i stället för en avfallsprodukt som släpps ut i atmosfären som växthusgas.

– Idag kommer koldioxiden från koldioxidavskiljning vid förbränning av till exempel kol, säger Dinko Chakarov. I framtiden kommer man förhoppningsvis kunna kondensera koldioxid från luften, vilket skulle ge ett helt koldioxidneutralt kretslopp.

Processen för metanoltillverkning med koldioxid måste bli billigare och mer stabil och lättanvänd för att nå ett kommersiellt genombrott. Men redan nu finns det anläggningar som producerar metanol med metoden eller med delar av den, och det nya forskningsprojektet ska kombinera delarna genom samarbete mellan sju forskargrupper och företag.

– Jag tror att ett storskaligt genombrott för metoden inte ligger så långt fram i tiden, kanske tio år, säger Dinko Chakarov. Jag är övertygad om att vi kommer att förbättra processen, och den ger en väldigt effektiv användning av solenergi. Till exempel är den minst 50 gånger mer effektiv än ”omvägen” att tillverka metanol från biomassa.

Chalmersforskarnas del handlar bland annat om att skapa ett fotokatalytiskt system som är selektivt för metanol. De arbetar också med att förbättra materialen som fångar in solljuset, både för att absorbera ljuset mer effektivt och för att absorbera en bredare del av ljusspektrumet. Chalmersgruppen bygger vidare på många års forskning inom nanoteknik. Med hjälp av nanostrukturer i materialen har de tidigare ökat ljusabsorptionen med mer än 50 procent för vissa system.

Fakta om metanol
Metanol eller träsprit är den enklaste av alla alkoholer, med den kemiska beteckningen CH3OH. Metanol kan blandas i bensin, eller, efter små förändringar, användas ensamt i dagens bensinmotorer. Det kan enkelt göras om till DME eller biodiesel och användas i dagens dieselmotorer. Det kan även användas i bränsleceller samt förbrännas i befintliga kraftverk. Metanol kan dessutom användas som råvara till många produkter vi idag får från olja, till exempel plaster.

Forskningsprojektet Nordic Initiative for Solar Fuel Development (NISFD) är ett fyraårigt projekt som har fått 10 miljoner norska kronor i anslag från Nordisk Energiforskning. Dessutom satsar deltagarna själva ungefär lika mycket pengar på projektet. Sju forskargrupper och företag från alla de nordiska länderna bidrar med olika pusselbitar inom fotokatalytisk framställning av metanol. Projektet kommer att tillhöra den internationella forskningsfronten inom området, och det ingår i tre av Chalmers åtta styrkeområden: material, energi och nanoteknologi, enligt ett pressmeddelande.

Filed under: SvenskTeknik