NO333138B1 - Fremgangsmate for gassfangst - Google Patents

Abstract

Metode og system for å fange en målgass fra alle mulige punktkilder, så vel som fra uteluft og overflatevann, sedimenter og jord ved bruk av store forskjeller i konstanten i Henrys lov. For gass løst i vann favoriserer konstanten løsning av f. eks C02 sammenlignet med N2 og 02. Hovedprinsippet er å løse gass i vann, slippe ut den ikke-løste gassen, trekke den løste gassen ut igjen av væsken. Målgassen er da oppkonsentrert. Påfølgende steg kan brukes for å oppnå den ønskede målgasskonsentrasjonen.

Description

Fremgangsmåte for gassfangst

Fagområde for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen er relatert til gassfangst.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Effektiv fangst og lagring av C02 er hovedutfordringen for kommende generasjoner for å redusere antropogen global oppvarming. Bruk av hydrogen som hovedenergikilde/bærer i fremtidens samfunn er diskutert i mange sammenhenger. Bruken av metanol som en mer egnet (sikkerhet og lagring) og fornybar energibærer er foreslått av nobelprisvinner Georg Olah i "Beyond Oil and Gas: The methanol Economy (Wiley 2006).

En forutsetning for en karbonnøytral metanoløkonomi er at all C02 som er brukt til å produsere metanol er fanget fra luft eller biomasse. Hydrogen og energien brukt til å produsere metanol kan i en overgangsfase komme fra fossile brensler så lenge C02 fra disse prosesser blir fanget og forsvarlig lagret.

Det er flere industrielle prosesser som er under utvikling eller ferdig utviklet for C02 fangst fra røykgass. De mest lovende er bruk av alkanolaminer i vannløsning, "Chilled Ammonia" eller forskjellige hydroksyd-løsninger som fanger C02 enten ved absorpsjon eller gjennom kjemiske reaksjoner. Frigjøringen av C02 fra absorbenten krever mye energi og derfor blir fangst prosessen kostbar.

Fysisk løsning eller absorpsjon av C02 i vann i henhold til Henry's lov er velkjent. I "Carbon capture and its storage: an integrated assessment", editert av Simon Shackley og Clair Gough (Ashgate, 2006) er bruken av Henry's lov diskutert og beskrevet i figur 3.4 i boken. Metoden er her forkastet fordi det vil bli alt for dyrt ved lave konsentrasjoner. Ved høyere konsentrasjoner er det anbefalt ikke å bruke vann, men andre løsningsmiddel.

Bruk av vann under høyt trykk har vært brukt innen syn-gass produksjon i ammoniakk fabrikker( Kohl A. and Nielsen R. ;Gas Purification. 5.ed. Gulf Publishing Company, Houston 1997).

Det er åpenbare fordeler ved bruk av vann som absorbent- det er billig, ikke giftig og introduserer ikke nye stoffer i den rensede gasstrømmen. Det er lite korrosjon på grunn av de lave temperaturene i prosessen. Ulempen er at det kan oppta relativt lite gass og dermed er det nødvendig med mer mengde absorbent enn andre absorbenter slik som (alkanol aminer etc.)- I industrialiserte vannvaskings prosesser er vanligvis gassen renset ved en tynn film på en stor overflate. Andre absorbenter har vanligvis lavere overflate spenning motstand sammenlignet med vann. Absorpsjon av andre gasser i vann som N2 eller 02 er en annen ulempe for en våtvaske prosess. I tradisjonell gass rensing ved bruk av vannrensetårn med mål å rense C02 i store røyk gassmengder er vann ikke førstevalget.

En oversikt over temaet er gitt I "C02Capture Project Phase 2 - Status mid-2008" av Lars Ingolf Eide & al fra http:// www. co2captureproiect. org.

Denne rapporten har tatt for seg følgende teknologier:

• "oxy- firing fluidized catalytic cracker" • "chemical looping forbrenning"

• hydrogen membran reformer

• membran vann gass skift

• "Sorption Enhanced Water Gas Shift" • "Chemical Looping Reforming" • "One Step Decarbonisation"

• "HyGenSys (Steam, Methane Reformer and Gas Turbine)".

Karbonfangst i alle disse teknologiene har høye kostnader sett i relasjon til reaksjonshastigheter og energibruk. Noen av kjemikaliene som blir brukt kan skape utilsiktede effekter på miljøet, slik som utslipp av aminer og amin-relaterte forbindelser. Prosessene er kompliserte industrielle prosesser.

Japansk patentsøknad JP2006247486 beskriver en fremgangsmåte og apparat for å separere gasser ved å boble gass gjennom vann i et gassabsorbsjonstårn. Bruk av et fyllstoff gjør at effektiviteten bedres.

Det er behov for en enkel og kostnadseffektiv fremgangsmåte for gassfangst og spesielt for C02.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for fangst og oppkonsentrering av en målgass (ønsket gass) fra en røykgassblanding eller fra luft. Gassblandingen er løst i en væske som har høyere løselighet for målgassen enn for andre gasser løst i væsken, når gassene frigjøres fra væsken vil det dannes en ny gassblanding. Denne nye gassblandingen overføres til et kammer inneholdende en væske med større løsningsevne for målgassen enn for de andre gassene i denne nye gassblandingen. Prosessen gjentas så inntil den ønskede konsentrasjonen for målgassen har den ønskede konsentrasjonen.

På denne måten er det mulig å fange f. eks. C02 effektivt fra eksempelvis et gasskraftverk, ved å boble røykgassen gjennom store mengder vann.

Røykgassen består hovedsakelig av N2, 02 og C02, gassene har forskjellig løselighet i vann.

N2, 02 og C02 har veldig forskjellig løselighet i vann.

Ved normale atmosfæriske forhold og ved temperatur 25 C inneholder luft rundt 79% N2, 21% 02 og 0.038 %C02. En m3 med vann i kontakt med en atmosfære som denne vil ved likevekt inneholde 15 liter med løst gass med følgende sammensetning: 73% N2, 25% 02 og 1.7% C02. Hvis de løste gassene blir ekstrahert fra vannet vil de da ha en annen sammensetning. Hvis denne nye sammensetningen blir eksponert for vann i et nytt steg vil en m3 av væsken inneholde 27 liter med gass med følgende sammensetning: 36.6% N2, 16% 02 og 47.3% C02.

I et tredje steg vil det være løst 360 liter C02 sammenlignet med 5 liter N2 og ca.

3 liter 02.

En m3 vann eksponert effektivt til en avgass med 4% C02 vil ved likevekt inneholde 45 liter løst gass, som her en konsentrasjon av C02 på ca. 66%.

Gassenes løselighet i vann vil øke med avtagende temperatur. Ved 4 C er løseligheten av C02 i vann ca det dobbelte sammenlignet med 25 C. Henrys lov er gyldig for de fleste gasser opp til flere bars trykk, det vil si at ved en trykkøkning på 1 bar dobles mengden løst gass.

Hoved prinsippene med prosessen er:

• Effektiv kontakt mellom gas og vann, dette kan oppnås ved innbobling.

• Utslipp av ikke-løst gass (denne gassen kan bli brukt i et påfølgende steg.). • Strippe den løste gassen ut av vannet, f. eks ved senking av trykk Denne prosessen kan bli gjentatt i påfølgende steg inntil den ønskede konsentrasjonen er nådd. Frigjøringsprosessen gjøres her ved trykk forskjeller, men kan også gjøres med andre kjente industrielle prosesser slik som ultralyd, membraner, trykk vekslere eller tilsetninger.

Noen av fordelene med oppfinnelsen er:

• For C02 fangst fra forbrenning av biomasse vil all fanget C02 gi et positivt bidrag med hensyn til klima. • C02 kan fanges enten direkte fra luft eller vann (havvann eller overflatevann) eller fra røykgass fra industrielle prosesser slik som store punktkilder, energiproduksjon ved bruk av fossile brensler eller biomasse, industrier med store C02 utslipp slik som: sementfabrikker, raffinerier, prosessering av naturgass, produksjon av syntetisk drivstoff og energiproduksjon ved bruk av fossile brensler og produksjon av hydrogen. C02 kan også fanges fra f. eks. Lastebiler og skip. C02 kan også fanges fra deponert søppel, komposteringsanlegg eller gjæringsprosesser. C02 en kan fanges fra gassfasen eller fra vannfasen. C02 kan også fanges fra ventilasjonssystemer i veituneller eller store bygninger slik som parkeringshus eller høyhus. • C02 er brukt til å beskrive oppfinnelsen, en fagperson vil imidlertid innse at den også kan brukes på andre gassblandinger med lignende forskjeller i Henrys lovs konstanter i væsker (vann)som C02, relativt til andre gasser in gassblandingen slik som luft eller røykgass(f.eks. S02, N20 og N02). Væsken er vann i de fleste tilfeller ved bruk av oppfinnelsen. Andre væsker kan brukes, inkludert kjente vannvask væsker, og vann sammen med andre stoffer, inkludert sjøvann. Væsken kan også være en spray eller aerosol.

En overordnet beskrivelse av tegningene

Figur 1: Skjematisk oversikt over prosessen.

Figur 2: Sylinderløsning, hvor avgassen er boblet inn i kammer 1 gjennom en manifold eller en kavitets skive og stiger gjennom kammeret og tatt ut på toppen av kammeret.

Figur 3:Sløyfe nedsenket i vann.

Figur 4: Avgassen er pumpet inn i bunnen av kammeret.

Figur 5: En pumpe sirkulerer væske i en sløyfe, væsken er eksponert for en membran som slipper gjennom gass men ikke vann.

Figur 6a og 6b: En serie av horisontale sløyfe kammer.

Figur 7: Løsningene beskrevet i figur 1-5 kan bli satt sammen i serie eller parallell.

Figur 8: Resirkulering av røykgass der C02 er delvis fjernet.

Figur 9: Stigehastigheten til boblene er redusert ved en nedadgående strøm for å øke oppholdstiden.

Detaljert beskrivelse

Henrys lov ved konstant temperatur kan skrives

P = kh . c

hvor p er partialtrykket av gassen, c er konsentrasjonen av gassen og kH er en konstant med dimensjon trykk delt på konsentrasjon. Den kalles også Henry's lov konstant og er avhengig av gassen, væsken og temperatur.

Nedenfor er det gitt verdier for kH i I.atm/mol, i vann og ved 298 Kelvin (25 C): 02: 770

C02 : 29

H2: 1280

N2:1640

N02:25 to 80

N20 :41

CH4:770

S02:0.8

H2S :10

For en idealgass gjelder Daltons lov for partielle trykk: "Det totale trykket fra en gassblanding er lik summen av partialtrykkene fra hver enkelt komponent i blandingen". Denne loven kan anvendes for luft og avgass.

Henry lov, ved bruk av vann som væske, sier: Ved konstant temperatur er mengden av en bestemt gass som er løselig i en bestemt mengde av en væske direkte proporsjonalt med partialtrykket av denne gassen i en atmosfære som er i likevekt med denne væsken.

Konstanten fra Henrys lovs for C02 er en størrelsesorden mindre enn for de andre gassene i luft eller røykgass, og relativt mer C02 løses i vannet sammenlignet med de andre gassene, og dermed går konsentrasjonen av C02 ned i gassfasen.

Største delen av den løste C02 gassen vil foreligge som C02, bare ett av tusen C02 molekyler er gått over til kullsyre, med andre ord er Henrys lov en god forenkling og gyldig selv om den strengt tatt bare kan brukes for løsninger der den løste gassen ikke reagerer kjemisk med væsken den er løst i.

Uten bruk av katalysator oppnås likevekt sakte. Reaksjonshastighets konstantene er 0,039 s"<1>for reaksjonen (C02+ H20 - H2C03) og 23 s"<1>for reaksjonen(H2C03C02+ H20).

Gassblandingen som C02 skal skilles ut fra kan enten være røykgass, luft, komme fra overflatevann(hav, innsjøer og elver), eller til og med fra jordoverflaten slik som jord, søppelfyllinger, komposteringsanlegg eller gjæringsprosesser.

Avgasser fra et gasskraftverk inneholder hovedsakelig N2, 02 og vanndamp, med opp til 4% C02. Når denne gassen blir ført sammen med vann vil det etter en tid oppnås likevekt mellom gass og væske. Den relative konsentrasjonen av gassblandingen vil forandres når de er løst i vannet. Ved lavere temperatur vil mer gass være løselig i væsken. Om trykket dobles vil mengden gass løst i væsken dobles.

Blandingsforholdet for C02 i luft er 0,04%. Blandingsforholdet for C02 løst i vann eksponert for luft er 1,7% på grunn av Henrys lov. Hvis konsentrasjonen i røykgassen eller gassen fra et foregående steg i fangstprosessen har en konsentrasjon på 4% C02 vil konsentrasjonen i vannet bli 66% av gassvolumet i vannet.

Det er en forutsetning at gassblandingen er i kontakt med vannet lenge nok til at gassen løses i vannet, eller at overflaten er stor nok til at gassen løses i vann innen en akseptabel tid. En praktisk løsning som øker kontaktflaten er å injisere gassen som små bobler som stiger fra bunnen av kammeret. Generelt stiger små bobler saktere enn store grunnet den kinematiske viskositeten i væsken. Størrelsen av boblene vil variere under oppstigningen fordi gass vil bli absorbert.

For bobler med radius under 0.5 mm er hastigheten estimert ved ligningen:

V = 1/3 i^g/n

Hvor r er radius på boblen, g er gravitasjonen og n er den kinematiske viskositeten til væsken. For vann er denne 0.011 cm<2>/s.

Stigehastigheten for store bobler vil øke på grunn av grensesjiktet mellom væsken og gassen i henhold til ligning:

v = l/9r<2>g/n

Når boblene er større enn 0.5 cm vil boblene bli flate og viskositeten blir ikke så viktig lengre og da blir ligningen:

v = 2/3 sqrt(g/R)

hvor R er radius på den sfæriske øvre delen av boblen. For slike store bobler, vil relativt mindre bobler stige fortest.

Mengden gass som er løst (fanget) er avhengig av boblestørrelsen og oppholdstid i væsken, dvs. at formlene over kan brukes til å estimere ideell størrelse på boblene.

Luften eller røykgassen som når toppen av kammeret kan slippes ut i atmosfæren, til sjø, tilbake til forbrenningsprosessen, eller sent til et neste steg i fangstprosessen.

Den fangede C02 gassen kan leveres som en gass eller som en gass oppløst i en væske. Denne væsken kan bli lagret eller brukt i industrielle prosesser(pumpet til dyphavet, oljebrønner eller mineral karboniseringsprosesser).

Kjemiske stoff kan tilsettes for å forandre overflatespenningen, ultralydutstyr eller selektive membraner kan brukes til å forbedre innblandingsprosessen eller ekstra ksjonsprosessen.

Kammeret kan være nedsenket i vann, slik at trykkøkningen øker med dybden. Temperaturen vil også være lavere enn ved overflaten. Det er også enklere å lage trykksving og selve konstruksjonen kan dra fordel av at trykket utenfor er likt trykket inne i kammeret. Kammeret kan være en membran og vann kan sirkuleres for C02 fangst.

Foruten å lage kamre kan naturlige forekommende formasjoner slik som fjorder, innsjøer, elver, daler og naturlige hulrom benyttes til å plassere kamre i eller at vannet i formasjonene kan bli brukt som det første innblandingskammeret for så å ekstrahere gassen i et dekomprimeringskammer.

Frigjøring av gass kan initieres ved å senke partialtrykket. Det finnes også mange andre metoder slik som røring (introduksjon av turbulens), tilsetting av små partikler med en egnet overflate skapt enten ved struktur eller kjemisk sammensetning, venturi eller kaviteringskammer kan også brukes. Slike metoder bruker lite energi sammenlignet med andre metoder for C02 fangst.

Et typisk gasskraftverk (400 MW)vil slippe ut en million ton C02 pr. år. Avgassvolumet er ca. 430 m3/s og inneholder 4% Co2. Vannmengden som trengs for å løse denne mengden C02 er 500m3/s ved 298K og atmosfæretrykk. Dette er sammenlignbart med en stor vannturbin i et vannkraftverk. Det er imidlertid mulig å minske dette volumet vesentlig ved å øke trykket og senke temperaturen.

En gass som er lett å blande inn er vanskelig å ekstrahere. Ved store forskjeller i Henrys lov konstanten er det ikke nødvendig å oppnå likevekt verken i løsnings prosessen eller frigjørings prosessen for å få oppkonsentreringen av målgassen. Figur 1 viser en skjematisk oversikt over prosessen, hvor røykgass, fra for eksempel et gasskraftverk eller en annen forbrenningsprosess introduseres nederst i kammer 1, løsningskammeret. Her bobles den gjennom væske og den ikke absorberte, overskytende gassen slippes til luft. Den oppkonsentrerte gassen løst i væsken, den strippede målgassen, føres over i kammer 2, hvor den frigjøres fra vannet og transportert til lagring eller videre behandling. Gasstrømmen fra kammer 1 kan bli sluppet ut til luft, ført til luftinntaket for en forbrenningsprosess eller til et nytt trinn i oppkonsentreringsprosessen. Figur 2 viser en sylinderutforming av kamrene hvor røykgassen bobles inn i kammer 1 gjennom en manifold eller kavitets skive (røykgassdistributor) og stiger gjennom kammeret hvor den rensede gassen tas ut på toppen av kammeret. Kavitetsskiver kan likne på dem beskrevet i patentsøknad EP2125174A1 og solgt av Ultrasonic systems GmbH eller fra SU1240439A1. Væsken tas ut gjennom en dyse. Drivtrykket dannes av en pumpe som pumper væsken fra kammer 2 til kammer 1 og skaper lavt trykk i kammer 2 på grunn av motstanden i dysa som slipper vann inn i kammer 2. Den ekstraherte, strippede målgassen pumpes ut av kammer 2 for lagring.

Hvis C02-innholdet ikke er i forhold til ønsket konsentrasjon kan gassen føres gjennom en lik prosess en gang til. Dette vil øke konsentrasjonen ytterligere. Denne konstruksjonen kan være nedsenket i vann eller bygges på land.

Figur 3 viser en annen utforming med en vertikal sløyfe nedsenket i vann. Væsken flyter rundt i sløyfen hvor røykgassen er boblet inn på anslagsvis 20-30 meters dyp. Sløyfen må lages av et fleksibelt materiale slik at den holder formen ved et lite overtrykk inne i sløyfen der væsken sirkulerer.

Sløyfen har en innblåsningsdel hvor røykgass føres inn, en røykgassdistributor hvor røykgassen bobles ut og en ekstraksjonsdel. I ekstraksjonsdelen føres vannet opp til overflaten og dermed senkes trykket og de løste gassene vil bli frigjort og pumpet til lagring eller videre behandling. Den stiplede linjen antyder skillet mellom gassabsorbsjon i væsken og frigjøring av gass. Overskytende gass kan sendes videre til behandling. Målgassen, C02, kan sendes til lagring.

Figur 4 viser bruk av trykksving med en stegvis gassløsning og frigjøring. Røykgassen blir pumpet inn i den nedre del av kammeret. Gassen som ikke absorberes kan enten gå inn i et nytt steg for å ta ut mer C02 eller slippes til luft.

Når væsken nærmer seg metning stoppes innblåsingen av røykgassen og en pumpe reduserer trykket i kammeret slik at de løste gassene frigis. Den frigitte gassen kan transporteres til lagring eller tas gjennom et lignende steg for å øke konsentrasjonen. Syklusen med innblåsing og trykksenking gjentas. Det slippes alternerende ut overskytende gass og målgass. Figur 5 viser en annen utforming der prosessen er sammenlignbar med prosessen i figur 1. Forskjellen ligger i at i stedet for å flytte væsken inn i en sone med lavt trykk vil væsken sirkuleres i sløyfen ved hjelp av en pumpe. I sløyfen blir væsken eksponert for en membran som er permeabel for gass men ikke vann. På membranens gass-side er det lavt trykk. Det lave trykket opprettholdes av en pumpe. Figur 6a viser en serie kammer hvor ett lavkonsentrasjonskammer er tilkoplet vertikalt slik som vist i figur 6b. Røret er halvfylt med vann med røykgass over slik som vist i snittet i figur 6a. Røykgassen blandes med vannet. Vannet er i seksjoner dekket med en membran. Væsken strømmer rundt i sløyfen horisontalt. Over membranen opprettholdes et lavt trykk. Røykgassen er boblet inn i det nederste kammeret, i steg 1. Oppkonsentrering skjer så til steg 2 og steg 3.

C02-gassen vil bli sendt til viderebehandling og gassen med lavt C02-innhold vil bli sluppet til luft. Antallet kamre vil være avhengig av ønsket konsentrasjon av C02.

I figur 7 er det vist hvordan de forskjellige utformingene i figur 1-6 kan settes sammen parallelt eller i serie for å oppnå ønsket resultat. I det nederste, første trinnet føres målgass, C02, fra trinn to inn sammen med røykgass. C02 til lagring tas ut fra det første trinnet og vil ha en høyere konsentrasjon. Overskytende gass slippes ut fra trinn to. 1 figur 8 er røykgassen fra et kullfyrt kraftverk som inneholder lite eller ingen N2, men med et C02 innhold som kan være så høyt som 16%. Kullkraftverk bruker ren 02 i forbrenningen og resirkulerer ofte røykgassen for å gjøre best nytte av 02 innholdet i røykgassen. Ved å fange C02 fra røykgassen mellom resirkuleringene vil C02 innholdet minske og 02 innholdet øke.

I den fortrukne utformingen benytter fremgangsmåten en rekke kammer nedsenket i vann eller på land satt sammen i en multistegprosess. Kamrene forsynes med røykgass fra et rør med typisk volumstrøm på 600 m3/s.

I en annen utforming fanges C02 fra luft. Det er mulig å få mindre C02 ut av luft i den initielle fasen, fordi dimensjonene blir store og mer kostbare. Det er da nødvendig med flere steg.

Ved å fange C02 fra luft vil eksosen fra denne prosessen være uproblematisk.

Figur 9 viser en utforming der stigehastigheten delvis er balansert med en nedadgående strøm i kammeret for å optimalisere løsningen av gass og størrelsen på kammeret. Dette er tenkt som et fremgangsmåte med det ettstegs system der den rensede gassen slippes til luft. Denne utformingen kan også fungere som et siste steg for å oppnå en endelig konsentrasjon fra en allerede oppkonsentrert blanding av gasser (slik som for eksempel gasser med høyere konsentrasjon enn 10%) levert fra tidligere nevnte systemer. Vannstrømmen er opprettholdt av en pumpe med lavt energiforbruk. Boblene stiger oppover.

En annen utforming er at C02 er ekstrahert direkte fra sjøvann. Denne utformingen kan utnytte hydrauliske systemer som drives av bølgeenergien i havet. Et kammer med to stempler er fylt med vann og nedsenket i sjøen rett under overflaten. Bølgekraften brukes til å drive det øvre stempelet og det nedre stempelet pumper opp vann fra dypere vannlag. F. eks 30m hvor C02 mengden er ca 1,5 g /m3. Vann sirkuleres så fra overflaten og ned til bunnen av kammeret. Med 1,5 millioner bølger pr. år vil over 2 tonn med C02pr m3 pumpevolum med en bølgehøyde på 1 m. (midlere bølgehøyde er 3 m i Nordsjøen). Gassen er hovedsakelig ekstrahert ved hjelp av trykk differanse og kan bli sendt til et neste steg i prosessen. Kaldt vann fra dypere lag kan slippes ut i overflaten og dra med overflate vann rikt på C02 ned til et større dyp. Gassblandingen som er ekstrahert fra sjøvannet vil ha en forhøyet konsentrasjon av 02 som er omtrent det doble av uteluft. Hvis denne gassblandingen blir brukt i et gasskraftverk vil forbrenningsprosessen bli mer effektiv, og det er flere fordeler ved sammensetningen av røykgasser fra gasskraftverket.

En annen utforming er at avgassen fraktes offshore i en rørledning. Et hydraulisk system komprimerer og injiserer gassen i et system beskrevet i figur 9. Et hydraulisk system brukes også til å sirkulere vannet i systemet. Et eksempel på bruk av fornybar bølge energi til luft pumping er i patent US7391127-som bruker havbølgene til å komprimere luft. Slike pumper er imidlertid designet for å produsere energi og ikke til bruk for C02 fangst.

En annen utforming utnytter en fjordmunning der fjorden er kammeret og trykkforskjellen over fjordmunningen utnyttes.

Røykgassen kan også ledes til et reservoar eller innsjø som brukes til vannkraft. Vannet med løst C02 tas så inn i tilførselsrørene til vannkraftverket. Gassen vil frigjøres av turbulensen som skapes i nærheten av turbinen. Turbinen kan også plasseres nær toppen av rørene og gassen vil da frigjøres i rørsystemet. Det kan være flere oppsamlingskammer som skaper flere steg i frigjøringen.

To utforminger er spesielt for bruk av skip. Røykgassene fra skip med ca. 13% C02 er ført in i systemet for den foreliggende oppfinnelsen ved bruk av en eller flere utforminger i ballast vanntanker. Dette kombinerer C02 fangst med reduksjon eller helt opphør av mikroorganismer og alger i disse tankene. Frakt og drivstoff tanker kan brukes som C02 lager ved at den danner et teppe over hydrokarbonene i stedet for dagens nitrogenbaserte systemer.

NOx og partikler vil fanges av det samme systemet. Et system om bord kan også inkludere produksjon av metanol til bruk i brensel celler eller til produksjon av tørris til bruk i fiskeindustrien eller andre kjøleprosesser.

I en annen utforming blir røykgassen ledet inn i et kammer med en tykkelse av noen centimeter. Vannlaget hviler på en membran, som kan være Teflon eller en C02 spesifikk membran. Trykket er høyere på vannsiden av membranen. C02 løst i vannet vil da gå gjennom membranen og ført inn i et annet kammer under vann. Dette prinsippet kan også brukes i rørledninger. For vannkraft eller i en konstruksjon der strømmen i elver, tidevannstrømmer eller bølger blir brukt til å produsere trykkforskjeller.

Fremgangsmåten kan med slike systemer kombineres med biomasse produksjon, f.eks. alger og planter, som bruker C02 i fotosyntesen.

En annen utforming bruker fremgangsmåten et system med et eller flere rør med en venturi for gassinjeksjon hvor røykgassen injiseres i en eller flere store hulrom der oksygenet og nitrogenet tas ut og C02 vil da kunne tas ut ved en høyere trykkforskjell. Prinsippet her er å injisere C02 ved høyt trykk og trekke ut de andre gassene ved lavere trykk.

I en alternativ utforming vil prosessen suppleres ved bruk av en væske i form av aerosoler som sprayes inn i røykgassen. Dråpedannelsen kan kontrolleres ved bruk av nanopartikler, slik at kondensasjonskjernene er nanopartikler av en gitt form.

Aerosoler kan brukes i ute luft eller i en skorstein. I bunnen av skorsteinen er trykket lavere enn den omkringliggende luften utenfor, her vil prosessen foregå ved lavere trykk enn normalt i atmosfæren. De alternative utformingene kan brukes i ett eller flere steg i fangst prosessen og kan kombineres.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fangst og oppkonsentrasjon av en målgass som er karbondioksid eller nitrogenoksid, fra en røykgassblandingkarakterisert vedfølgende steg: i) gassblandingen er brakt inn i en vannbasert væske som har en høyere løselighet for målgassen enn de andre gassene som er til stede i gassblandingen, ii) løste gasser frigjøres fra væsken, de frigjorte gassene utgjør en ny gassblanding iii) nevnte nye gassblanding bringes inn i et kammer omfattende en væske med høyere løselighet for målgassen enn for andre gasser som er til stede i nevnte nye gassblanding, nevnte steg ii) og iii) gjentas inntil konsentrasjonen av målgassen i den nye gassblandingen er på et forhåndsbestemt nivå i væsken.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat gassen er karbondioksid.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat målgassen frigjøres når væsken settes under lavere trykk.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat væsken er vann i minst ett av kamrene for eksempel sjøvann, brakkvann eller ferskvann.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat trykket i minst ett av kamrene overstiger 2 atm.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 til 5,karakterisert vedat minst ett av kamrene er plassert senket under vann.

7. Fremgangsmåte i samsvar med hvilket som helst av krav 1 til 6,karakterisertved bruk av en eller flere av følgende blir brukt til enten å løse eller ekstrahere gassen: tilsetning av kjemikalier som endrer vannets overflatespenning, ultrasonisk utstyr og selektive membraner.

8. Fremgangsmåte i samsvar med hvilket som helst av krav 1-7, hvor andre gasser enn målgassen tilbakeføres til en forbrenningsprosess i et kullkraftverk.

9. Fremgangsmåte i samsvar med hvilket som helst av krav 2-8,karakterisert vedat væsken med ønsket konsentrasjon av målgassen blir levert til et dyphavsreservoar.

10. Fremgangsmåte i samsvar med hvilket som helst av krav 2-8 hvor karbondioksid er fanget fra fornybare kilder og i et påfølgende steg brukt til å produsere biobrensel slik som metanol.

11. Fremgangsmåte for fangst og oppkonsentrering av en målgass som er karbondioksid til stede i uteluftkarakterisert vedfølgende trinn: i) luften blir introdusert inn i en vannbasert væske med større løsningsevne for målgassen enn andre gasser i luft. ii) de løste gassene tas ut av væsken og vil være en ny gassblanding, iii) nevnte nye gassblandingen blir introdusert i et kammer inneholdende en væske som har større løsningsevne for målgassen enn for de andre gassene i gassblandingen; nevnte steg ii) og iii)gjentas inntil en konsentrasjon av målgassen i den nye gassblandingen er på et forhåndsbestemt nivå i væsken.