Internationella forskningsprojektet FlowPhotoChem syftar till att använda koldioxid och solljus för att tillverka kemikalier och därigenom ersätta skadliga fossila bränslen. Projektet, som finansieras av EU, utvecklar nya metoder för att omvandla koldioxid till användbara kemikalier med hjälp av solenergi och avancerade katalysatorer. Målet är att skapa hållbara alternativ till fossila bränslen för tillverkning av exempelvis eten, som används i plastproduktion.
FlowPhotoChem-projektet har uppnått lovande resultat genom att kombinera koncentrerat solljus, tre typer av flödeskemiska reaktorer och nya, mer hållbara och kostnadseffektiva katalysatorer. Flödesreaktorer är reaktorer där kemiska reaktioner sker kontinuerligt medan råmaterial och produkter flödar genom kammare.
Systemutveckling och optimering
FlowPhotoChem-systemet använder en serie av tre reaktorer: en fotoelektrokemisk (PEC), en fotokatalytisk (PC) och en elektro-kemisk (EC) reaktor. Utvecklingen av varje enhet har drivits av systemmodeller, där forskargruppen byggt förenklade reaktormodeller för att förbättra sol-till-eten-effektiviteten. Experimentella tester i en högflödes-simulator för solenergi (HFSS) vid DLR användes för att validera och finslipa dessa modeller, som utgör en värdefull grund för framtida utveckling av FPC-systemet.
Resultat från experiment
Forskare vid DLR Institute of Future Fuels genomförde två testkampanjer i HFSS. Först testades en medelstor PC-reaktor från Polytekniska universitetet i Valencia (UPV) under intensiv solstrålning motsvarande upp till 80 solsken. Detta bekräftade produktionen av kolmonoxid genom en omvänd vatten-gas-skiftesreaktion. I ett andra test drevs hela FlowPhotoChem-systemet för att framställa eten med hjälp av vatten, koldioxid och solljus.
I dessa tester belystes PEC-reaktorn från EPFL/SoHHytec med 400-faldigt koncentrerat artificiellt solljus, medan PC-reaktorn från UPV (anpassad för trycksatt drift) fick upp till 80 solsken. Elen till EC-reaktorn antogs komma från solcellspaneler. Baserat på experimentresultaten och planerade förbättringar i reaktorsystemet uppskattar teamet en sol-till-eten-konverteringseffektivitet på 4,4 %. När även andra C2+-produkter som etanol, propanol och acetat räknas med, överstiger effektiviteten 5 %, och med produkter som väte och metan når den över 10 %.
Workshop med afrikanska intressenter i Uganda
För att möta det växande behovet av grön energi och bränslen globalt behövs omfattande insatser. FlowPhotoChem anordnade i september 2024 en hybridworkshop i Kampala, Uganda, för att dela projektets framsteg och diskutera hur tekniken kan tillämpas inom industrin i Afrika. Workshoppen samlade över 100 deltagare och organiserades i samarbete med Kyambogo University.
Under workshoppen deltog experter från FlowPhotoChem och inbjudna talare från Afrika och Europa. Presentationerna inkluderade fallstudier från förnybar energi och bränsleforskning, där både fördelar och utmaningar belystes, liksom forskningsresultat från olika projekt. Deltagarna fick också möjlighet att diskutera finansieringsmöjligheter och idéer för framtida samarbete.
FlowPhotoChems framgångar
Projektets framsteg har uppskattats av flera partners. Dr Justus Masa vid Kyambogo University betonade projektets betydelse för förbättrad forskningsinfrastruktur och kvalitet. – Samarbetet möjliggjorde experiment vi tidigare inte kunde genomföra, och vi har nu etablerat långvariga samarbeten, som ett avtal med University of Galway för utbyte av personal och studenter, säger han.
Dr Jelena Stojadinovic, VD och grundare av MEMBRASENZ, sa: – Vårt samarbete med framstående projektpartners hjälpte oss att identifiera högpresterande membranmaterial och strategier för nya produktanvändningar.
Dr Urša Podbevšek, forskare vid Johnson-Matthey, påpekade att deltagandet i FlowPhotoChem-projektet har underlättat deras arbete med solbränslen och kemikalier. – De tekniska fördelarna innefattar utveckling av katalysatorer och elektroder för elektro-kemisk reduktion av koldioxid och kolmonoxid samt utökade möjligheter att testa dessa material i elektrolysatorer, förklarar hon.
Källa: Forskningsprojektet FlowPhotoChem