Стартување на SkyNano за конвертирање на CO2 во цврст јаглерод: Дел 1

Многу емисии на стакленички гасови (GHG) сè уште ќе бидат генерирани до 2050 година - некои проценки се 10-15 милијарди тони годишно. Овој „остаток“ стакленички гасови треба да се отстрани на некој начин ако светот сака да постигне нето-нула до 2050 година. Еден метод, зафаќање на јаглерод и подземно складирање (CCUS) е најмногу изучуван бидејќи е имплементиран од нафта и гас компании со децении, иако ги има сериозни ограничувања.

Но, има ново дете на блокот. А компанија наречена SkyNano, започнат во 2017 година, користи електрохемиски процес за претворање на CO2 во цврсти јаглеродни наноцевки наместо термохемиски процес кој се користи во конвенционалното производство на наноцевки. Единствен нуспроизвод е кислородот за разлика од јаглерод моноксид, полициклични ароматични јаглеводороди (PAHs) и испарливи органски соединенија (VOVO
Cs) од други методи.

Јаглеродните наноцевки се шупливи цевки од јаглерод со големина во нанометри. Овие цврсти јаглероди се цврсти и се користат во оклоп за возила. Тие можат да носат електрични струи и се користат во кабли за пренос. Тие се флексибилни и се користат во ткаени ткаенини.

Бидејќи процесот може да се користи и за конвертирање на струи на CO2 емитирани од фабриките за производство на цемент и челик, тој дава големо ветување за отстранување на емисиите кои тешко се намалуваат.

Извршен директор на SkyNano е Ана Даглас, која ја коосноваше компанијата во 2017 година за време на нејзиниот докторат на Вандербилт со проф. Кери Пинт, директорот на директорот на SkyNano. Ана дипломирала на Универзитетот Ли со диплома по математика и хемија во 2014 година, а докторирала на Вандербилт во 2019 година во интердисциплинарна наука за материјали. Нејзината работа поврзана со технологијата на SkyNano е истакната во многу рецензирани научни публикации, награда на Форбс 2019 под 30 години во 30 година, награда за R&D2020 за 100 година, награда за иновации TechConnect за 2021 година и 2022 година од Guvernor's Environmenteeeeeship State Steward.

Подолу е дел 1 од интервјуто со Ана, кое е клучно за новата технологија и финансирањето на стартап компанијата, вклучително и споредба со фаќање јаглерод, инјектирање под земја и складирање (CCUS).

Вториот дел ќе следи наскоро и е наменет за пазарите и климатските решенија.

1. Која е позадината на формирањето на компанијата SkyNano?

Додека бев студент на додипломски студии, правев летна пракса во Истражувачкиот центар на НАСА Глен во Кливленд, ОХ и целосно се заљубив во нанотехнологијата и науката за материјали. Отидов во Вандербилт за да дипломирам за наука за материјали и почнав да работам на наноматеријали за складирање енергија како истражувачка тема, бидејќи силно чувствував дека складирањето енергија е (и е) најзначајното тесно грло за одржлива енергетска инфраструктура. Додека ги проучував батериите, сфатив дека начинот на кој синтетизираме и ископуваме многу материјали што ги сочинуваат батериите навистина не е многу одржлив, па дури и може да ја поткопа употребата на батериите како „чиста“ технологија.

Мојот докторски советник и јас почнавме да бараме други начини да направиме јаглеродни структури, кои имаат огромен број на употреби во хемијата на батериите, и откривме електрохемиски процес кој беше проучуван од раните 1900-ти за да се претвори CO2 во цврст јаглерод, но без висока селективност. за специфични јаглеродни структури. Мислевме дека ако ѝ пристапиме на оваа тема од позадина на синтеза на наноматеријали, можеби ќе можеме да ја подобриме селективноста што е потребна за да се донесе технологијата на пазарот. Набргу потоа, го добивме нашето прво финансирање од програмата „Крстопат за иновации“ на Министерството за енергетика, лабораториски вградена претприемачка програма, а останатото е историја.

2. Која е основната технологија на SkyNano?

Основната технологија на SkyNano се заснова на хемиски процес кој се изучува од раните 1900-ти во академски лаборатории низ целиот свет. Во суштина, тој се заснова на хемиска апсорпција на CO2 преку молекули на оксид за да се формира карбонат, а потоа електрохемиско распаѓање на таа карбонатна молекула назад во неговиот оригинален оксид. Нето-реакцијата овде е едноставно CO2 à C (цврста) + O2 (гас). Импликациите од овој процес се длабоки, бидејќи тоа е едноставен процес со 4 електрони за производство на цврст јаглерод од гасовит јаглерод диоксид.

CO2 е исклучително стабилен, што е дел од причината зошто стана проблематичен во нашата атмосфера, но кога ќе го вратиме во неговата цврста форма на јаглерод, тоа е исто така исклучително стабилно и овозможува трајно складирање на јаглерод. Ова е важна разлика, бидејќи многу технологии за трансформација на CO2 произведуваат крајни производи кои повторно ќе испуштаат CO2 во нивниот животен циклус. Овие се во најдобар случај јаглеродно неутрални, но не обезбедуваат долгорочно трајно складирање. Цврстите производи како нашиот процес го презентираат најдоброто од двата света: трансформација на јаглерод (правење економичен производ од CO2) и секвестрација (долгорочно складирање).

3. Како се финансира компанијата SkyNano? Кои се ангажираните чинители? Кои се вашите цели за финансирање?

Почнувајќи од август 2022 година, SkyNano собра ~ 8.5 милиони американски долари (милиони) во неразредувачко финансирање од различни федерални, државни и комерцијални извори. Нашите главни федерални поддржувачи се Министерството за енергетика на САД, Националната научна фондација и Министерството за одбрана на САД. Технологијата на SkyNano ги допира стратешките цели на речиси секоја федерална агенција, било преку нашите напори за декарбонизација или преку специфичните материјали што ги произведуваме, а кои се идентификувани како критични материјали за националната безбедност. За таа цел, имаме низа ангажирани засегнати страни, вклучувајќи извори на емисии, креатори на политики кои се загрижени за декарбонизацијата, клиенти на кредити за отстранување на јаглеродот и клиенти на материјалите што ги произведуваме.

Од нашето основање, ние сме ласерски фокусирани на клиентите на материјалите што ги произведуваме од CO2. Материјалите за адитиви од цврст јаглерод доаѓаат во широк спектар на структури, а ние можеме да одговориме на многу од денешните постоечки пазарни потреби заедно со создавање нови пазари преку напредни јаглеродни материјали со пониски цени. Нашите цели за финансирање остануваат фокусирани на задоволување на потребите на клиентите, и поради таа причина се фокусирани на финансирање засновано на проекти, извори и од грантови за истражување и развој и од платени пилоти со клиенти.

4. Ја добивате вашата CO2 со директно апсење од воздухот. Тоа не е многу ефикасно, нели. Дали можете да го добиете и од струи на концентриран CO2 од фабриките за цемент и челик и други тешко смирувачки сектори?

Тоа е точно. Не е многу ефикасно да се извлече CO2 од атмосферата. Нашата технологија секако може работи како таков директен процес на зафаќање воздух, но тој е многу поефикасен кога работиме со влезни струи кои содржат најмалку 1% CO2. Тоа се текови на отпад што се наоѓаат во индустриите кои се движат од цемент и челик, до хемикалии и производство на енергија. Во моментов имаме тековна соработка со Тенесиската долина, најголемото јавно претпријатие во нашата земја, за да покажеме дека димните гасови од електраните на природен гас во комбиниран циклус може да се користат за производство на производи со цврст јаглерод.

Има низа засегнати страни низ синџирот на емисии на јаглерод. На едниот крај има неколку технологии кои се многу погодни за директно зафаќање на воздухот за да се произведе концентриран проток на CO2. На другиот крај се многу технологии способни за обработка на CO2 со висока чистота (>90%). Има многу помалку технологии кои можат да работат со 1-80% CO2 без претконцентрација, и од тука доаѓа огромното мнозинство од нашите емисии на CO2 денес. Технологијата на SkyNano работи навистина добро за директно поврзување со емисиите на точкести извори и декарбонизирање на некои од тешко скратените сектори на кои сите се потпираме за денешниот квалитет на живот.

5. Колку е скап вашиот процес во споредба со зафаќање на јаглерод и подземно вбризгување и складирање на CO2 (CCUS) за што веројатно ќе биде потребен данок на јаглерод освен ако нафтата не се произведува на другиот крај.

Економијата што го предизвикува CCUS е првенствено тоа што нема економски подем надвор од можниот данок на јаглерод, така што целокупната вежба е нето загуба за компаниите. Големите компании сè уште размислуваат за CCUS во моментов поради зрелоста на таа технологија и нивната желба брзо да се декарбонизираат, но тоа е севкупна нето загуба во секој случај, дури и со даночни стимулации.

Процесот на SkyNano е економски изводлив врз основа на вредноста на нашиот производен производ од CO2, цврст јаглерод и даночните олеснувања едноставно би биле бонус. Всушност, според сегашната даночна структура 45 Q, потенцијалниот приход од даночните олеснувања е занемарлив во споредба со приходот од нашиот јаглероден производ.

Кога станува збор за трошоците, некои од предизвиците со CCUS се дозволување, регулаторни пречки и други трошоци кои не се секогаш очигледни кога се оценува технологијата според нејзините заслуги. За SkyNano, нашите трошоци првенствено произлегуваат од електричната енергија што е потребна за да се поттикне нашиот процес, и очекуваме да имаме корист со текот на времето од проектираното намалување на цената на енергијата со почетокот на повеќе обновливи извори во нашата мрежа.

За уште неколку прашања и одговори видете Стартување на SkyNano за конвертирање на CO2 во цврст јаглерод: Дел 2 - пазари и климатско решение.