Покретање СкиНано-а за претварање ЦО2 у чврсти угљеник: 1. део

Много емисија гасова стаклене баште (ГХГ) ће и даље бити генерисано до 2050. године – неке процене су 10-15 милијарди тона годишње. Овај „остатак“ стакленичких плинова мора се на неки начин збринути ако свијет жели да постигне нето нулу до 2050. Један метод, хватање угљика и подземно складиштење (ЦЦУС) је највише проучаван јер је имплементиран путем нафте и гаса. предузећа деценијама, иако их има озбиљна ограничења.

Али у блоку је ново дете. А компанија под називом СкиНано, започет 2017. године, користи електрохемијски процес за претварање ЦО2 у чврсте угљеничне наноцеви а не термохемијски процес који се користи у конвенционалној производњи наноцеви. Једини нуспроизвод је кисеоник за разлику од угљен моноксида, полицикличних ароматичних угљоводоника (ПАХ) и испарљивих органских једињења (ВОVO
Цс) из других метода.

Угљеничне наноцеви су шупље угљеничне цеви величине у нанометрима. Ови чврсти угљеници су чврсти и користе се у оклопима за возила. Могу носити електричне струје и користе се у кабловима за пренос. Они су флексибилни и користе се у ткању.

Пошто се процес такође може користити за претварање токова ЦО2 који се емитују из фабрика за производњу цемента и челика, он обећава велико смањење емисија које је тешко смањити.

Извршни директор СкиНано-а је Ана Даглас која је суоснивала компанију 2017. током свог доктората на Вандербилту са проф. Цари Пинтом, ЦТО-ом СкиНано-а. Ана је дипломирала математику и хемију на Универзитету Ли 2014. године, а докторирала на Вандербилту 2019. године у области интердисциплинарних наука о материјалима. Њен рад у вези са СкиНано технологијом истакнут је у многим научним публикацијама које су рецензирале стручне јавности, награди Форбес 2019 испод 30 година за 30., награди Р&Д2020 за 100., награди ТецхЦоннецт за иновације 2021. и награди Гувернера за заштиту животне средине 2022. коју је доделио Статевардсхип Авард.

Испод је први део интервјуа са Аном који се односи на нову технологију и финансирање стартап компаније, укључујући поређење са хватањем угљеника, подземним убризгавањем и складиштењем (ЦЦУС).

Други део ће уследити ускоро и усмерен је на тржишта и климатска решења.

1. Која је позадинска прича о оснивању компаније СкиНано?

Док сам био студент додипломских студија, радио сам летњу праксу у НАСА Гленн истраживачком центру у Кливленду, Охајо и потпуно сам се заљубио у нанотехнологију и науку о материјалима. Отишао сам у Вандербилт да бих стекао докторат из науке о материјалима и почео да радим на наноматеријалима за складиштење енергије као истраживачкој теми, јер сам снажно осећао да је складиштење енергије (и јесте) најзначајније уско грло одрживој енергетској инфраструктури. Док сам проучавао батерије, схватио сам да начин на који синтетишемо и копамо многе материјале од којих се праве батерије заиста није баш одржив, па чак може да угрози употребу батерија као „чисте“ технологије.

Мој докторски саветник и ја смо почели да тражимо друге начине за прављење угљеничних структура, које имају безброј употреба у хемији батерија, и открили смо електрохемијски процес који је проучаван од раних 1900-их за претварање ЦО2 у чврст угљеник, али без високе селективности за специфичне структуре угљеника. Мислили смо да ако приступимо овој теми из позадине синтезе наноматеријала, можда бисмо могли да побољшамо селективност која је потребна да се технологија доведе на тржиште. Убрзо након тога, добили смо први део финансирања од Инноватион Цроссроадс програма Министарства енергетике, предузетничког програма уграђеног у лабораторију, а остало је историја.

2. Која је основна СкиНано технологија?

Основна технологија СкиНано-а заснована је на хемијском процесу који се проучава од раних 1900-их у академским лабораторијама широм света. У суштини, заснива се на хемијској апсорпцији ЦО2 преко молекула оксида да би се формирао карбонат, а затим на електрохемијском разлагању тог молекула карбоната назад у његов оригинални оксид. Нето реакција овде је једноставно ЦО2 а Ц (чврста материја) + О2 (гас). Импликације овог процеса су дубоке, јер је то једноставан процес са 4 електрона за производњу чврстог угљеника из гасовитог угљен-диоксида.

ЦО2 је изузетно стабилан, што је један од разлога зашто је постао проблематичан у нашој атмосфери, али када га вратимо у чврст облик угљеника, то је такође изузетно стабилно и омогућава трајно складиштење угљеника. Ово је важна разлика, јер многе технологије трансформације ЦО2 производе крајње производе који ће поново емитовати ЦО2 у свом животном циклусу. Они су у најбољем случају неутрални од угљеника, али не омогућавају дуготрајно трајно складиштење. Чврсти производи попут нашег процеса представљају најбоље од оба света: трансформацију угљеника (прављење економичног производа од ЦО2) и секвестрацију (дуготрајно складиштење).

3. Како се финансира компанија СкиНано? Ко су ангажовани актери? Који су ваши циљеви финансирања?

Од августа 2022. године, СкиНано је прикупио ~8.5 милиона долара (милиона) неразређивајућег финансирања из разних савезних, државних и комерцијалних извора. Наши главни савезни подржаваоци су Министарство енергетике САД, Национална научна фондација и Министарство одбране САД. СкиНано технологија дотиче стратешке циљеве скоро сваке савезне агенције, било кроз наше напоре за декарбонизацију, било кроз специфичне материјале које производимо, а који су идентификовани као критични материјали националне безбедности. У том смислу, имамо низ ангажованих заинтересованих страна, укључујући изворе емисија, креаторе политике забринуте за декарбонизацију, купце кредита за уклањање угљеника и купце материјала које производимо.

Од нашег почетка, ласерски смо фокусирани на купце материјала које производимо од ЦО2. Материјали са адитивима од чврстог угљеника долазе у широком спектру структура, и ми смо у могућности да одговоримо на многе данашње постојеће потребе тржишта заједно са стварањем нових тржишта путем напредних угљеничних материјала ниже цене. Наши циљеви финансирања остају фокусирани на задовољавање потреба купаца, и из тог разлога су усредсређени на финансирање засновано на пројектима које се добија из грантова за истраживање и развој и плаћених пилот-програма са клијентима.

4. ЦО2 добијате директним хватањем из ваздуха. То није баш ефикасно, зар не. Можете ли га добити и из токова концентрованог ЦО2 из фабрика цемента и челика и других сектора које је тешко смањити?

Тако је. Није баш ефикасно извлачити ЦО2 из атмосфере. Наша технологија свакако могу функционишу као такав процес директног захватања ваздуха, али је далеко ефикаснији када радимо са улазним токовима који садрже најмање 1% ЦО2. То су токови отпада који се налазе у индустријама које се крећу од цемента и челика, до хемикалија и производње енергије. Тренутно имамо сталну сарадњу са управом долине Теннессее, највећим јавним комуналним предузећем у нашој земљи, како бисмо показали да се димни гас из термоелектрана на природни гас са комбинованим циклусом може користити за производњу чврстих угљеничних производа.

Постоји низ заинтересованих страна у ланцу емисије угљеника. На једном крају је неколико технологија које су веома погодне за директно хватање ваздуха за производњу концентрисаног тока ЦО2. На другом крају су многе технологије способне за обраду ЦО2 високе чистоће (>90%). Много је мање технологија које могу да раде са 1-80% ЦО2 без претходне концентрације, и одатле долази велика већина наших емисија ЦО2 данас. Технологија СкиНано-а заиста добро функционише како би се директно упарила са емисијама из тачке и декарбонизирала неке од сектора које је тешко ублажити на које се сви ослањамо за данашњи квалитет живота.

5. Колико је скуп ваш процес у поређењу са хватањем угљеника и подземним убризгавањем и складиштењем ЦО2 (ЦЦУС) који ће вероватно захтевати порез на угљеник осим ако се нафта не производи на другом крају.

Економски изазови ЦЦУС-а су првенствено то што нема економске предности осим могућег пореза на угљеник, тако да је укупна вежба нето губитак за компаније. Велике компаније и даље разматрају ЦЦУС због зрелости те технологије и њихове жеље да се брзо декарбонизирају, али то је укупан нето губитак у сваком случају, чак и са пореским подстицајима.

СкиНано-ов процес је економски изводљив на основу вредности нашег излазног производа од ЦО2, чврстог угљеника, а порески подстицаји би једноставно били бонус. У ствари, према тренутној пореској структури за 45 квартала, потенцијални приход од пореских подстицаја је занемарљив у поређењу са приходима од нашег угљеничног производа.

Када је реч о трошковима, неки од изазова са ЦЦУС-ом су дозвољавање, регулаторне препреке и други трошкови који нису увек очигледни када се технологија процењује на основу њених вредности. За СкиНано, наши трошкови првенствено потичу од електричне енергије која је потребна за покретање нашег процеса, и очекујемо да ћемо током времена имати користи од пројектованог смањења цена енергије са почетком више обновљивих извора енергије у нашу мрежу.

За још неколико питања и одговора погледајте СкиНано Стартуп за претварање ЦО2 у чврсти угљеник: Део 2 – Тржишта и решење за климу.