Læsetid: 6 min.

Den hemmelige formel

15. januar 2001

Syntetisk brændsel baseret på gas har længe været et godt alternativ til olien. Men det kræver politisk vilje og store økonomiske satsninger

Oliepenge
Selv om der arbejdes ihærdigt på at udvikle nye energikilder, vil vi i lang tid være afhængige af de fossile brændstoffer ikke mindst i lyset af den kraftige vækst i den tredje verden. Navnlig transportsektoren vil være henvist til benzin, jet fuel og diesel. Det er svært at slå energitætheden i diesel og dieselmotorens virkningsgrad. Men vore oliereserver er overskuelige. Der skal bores mere for hver tønde olie, der findes, og forekomsterne ligger i stadig mere vanskeligt tilgængelige områder.
Heldigvis findes der store reserver af naturgas, enten isoleret eller tilknyttet olieforekomsterne. Den sidstnævnte gas er traditionelt blevet brændt af – ’flaret’ – sammen med olieudvindingen. At det drejer sig om enorme mængder, ses tydeligt på natfotos af kloden, hvor Mellemøsten lyser op som de store byområder i USA og Europa. Det kan ikke blive ved. Det er fråds med energi, og den udviklede CO2 giver sit bidrag til drivhuseffekten, selv om naturgas (metan) har en effekt, der er ca. 25 gange større end CO2. Der er derfor mange grunde til, at verden er på vej til en gasbaseret energiforsyning.
Desværre ligger de fleste store naturgasforekomster langt fra markederne, og det er ofte vanskeligt at etablere en rørledning. Alternativet er flydende naturgas eller omdannelse af naturgas til diesel, benzin eller metanol, som kan transporteres med normale tankskibe.
Det er denne ’gas to liquids’-teknologi (GTL), som er blevet aktuel.

Fischer-Tropsch
Det er ikke nyt at fremstille syntetiske brændstoffer. Teknologien blev udviklet i begyndelsen af det 20. århundrede, navnlig i Tyskland.
Naturgas (eller kul) omdannes først til syntesegas (en blanding af kulilte og brint), som derefter reagerer til en kulbrinteblanding (benzin eller diesel) eller til metanol eller til DME, alt efter hvilken katalysator, der anvendes.
Det var en af de processer, Fischer-Tropsch–syntesen, der hjalp tyskerne med at fremskaffe syntetisk benzin under den anden verdenskrig. Kapaciteten af ni anlæg ved krigsafslutningen nåede op på 600.000 tønder pr. dag (ca. 12.000 tønder pr. dag, hvilket ikke er imponerende i lyset af de GTL-anlæg, man taler om i dag, der når op til 15.000 tønder pr. dag i enkelte anlæg).
I juleferien kunne man se filmen The Formula, som kulørt og ikke historisk korrekt viste, hvordan der efter krigen var rift om teknologien. Senere var det sydafrikanerne, som for 40 år siden startede opbygningen af en række større anlæg af frygt for at blive isoleret. Ligesom i Tyskland blev syntesegassen fremstillet ud fra kul. Senere er der opstået anlæg baseret på naturgas i New Zealand, Malaysia og i Sydafrika, men ingen af dem har haft økonomisk succes. Prisen for den syntetiske benzin og diesel var for høj. I dag er situationen en anden.
De syntetiske brændstoffer er alle renere end de oliebaserede. De indeholder ikke svovl, og den syntetiske diesel er aromatfri og brænder med lavere udvikling af sod og Nitrogenoxider (NOX) end de traditionelle produkter. Den syntetiske diesel har et cetantal på ca. 73, mens normal diesel ligger i området 40-50.
Det vil sige, at f.eks. den syntetiske diesel vil opfylde de skrappeste miljøkrav. Den er fuldt blandbar med traditionelt fremstillet dieselolie og kan både anvendes rent og som tilblanding for at højne kvaliteten af den almindelige diesel.
Samtidig er teknologien forbedret, så anlægsinvesteringerne er formindsket.

ATR-teknologi
Hos Haldor Topsøe har vi navnlig arbejdet på udvikling af billigere teknologi for syntesegasfremstillingen. Det var en naturlig følge af vor stærke stilling inden for ammoniakindustrien, som også bruger syntesegas. Vi satsede på en teknologi, som vil kunne bruges i meget store anlæg. Det er en såkaldt autothermisk reforming proces (ATR), hvor naturgas (metan) reagerer med ilt og damp, der tilsættes i tilpas mængde, så der kan opnås en delvis forbrænding til kulilte og brint.
I løbet af 90’erne blev processen videreudviklet ved et pilotanlæg på Topsøes fabrik i Houston. Det lykkedes at optimere processen til betingelser (meget lavt damp/metanforhold), som er ideelle for metanol og Fischer-Tropsch-syntesen. Det skyldtes navnlig udviklingen af en særlig brænder. Her var modellering ved hjælp af CFD (Computerized Fluid Dynamics) afgørende for at spare antal af forsøg.
ATR-teknologien er, efter en meget grundig evaluering og afprøvning ved realistiske betingelser i et stort anlæg i Sydafrika, blevet valgt som den foretrukne teknologi til fremstilling af syntesegas til FT-syntese.
I dag taler man om, at produktionen vil være rentabel for en oliepris på knapt 20 USD pr. tønde. Olieprisen i dag svinger omkring 25 USD pr. tønde og var i sommeren 2000 på over 30 USD pr. tønde. Til gengæld er det ikke mere end et par år siden, at den faldt til 10-12 USD/tønde.
Samtidig er det en forudsætning, at naturgasprisen er meget lav (cirka 30 øre pr. kubikmeter). Det er den kun, hvor der ikke er et marked for naturgassen, hvilket betyder, at naturgasprisen i Danmark, Europa og hele USA er for høj til, at det er økonomisk rentabelt at omdanne den til syntetiske brændstoffer.

Helst nummer to
Det har gjort, at projekter for syntetisk diesel (ved FT syntesen) er under seriøs overvejelse i f.eks. Quatar, Nigeria og Vestaustralien. Topsøes syntesegas proces er valgt til de to første projekter. Projektet i Nigeria vil i to anlæg omdanne ca. 350.000 normalkubikmeter naturgas i timen, eller tæt på det danske naturgasforbrug. Ud af det kommer ca. 33.000 tønder pr. dag (eller ca. 1.8 mio. m3 diesel pr. år). Det er 90 procent af f.eks. det danske dieselforbrug til biler (ca. 2 mio. m3 pr. år), men det er kun begyndelsen. Med de første store anlæg kørende med god økonomi, kommer udviklingen hurtigt. De fleste foretrækker at være nummer to. Optimister anslår, at produktionen af syntetisk diesel kan være ca. 10 gange større i 2010.
Topsøe har ikke være aktiv i selve FT-syntesen, men er til gengæld en af hovedaktørerne i omdannelsen af syntesegas til metanol. Metanol har ikke slået igennem som brændstof, bortset fra at det bliver brugt til fremstilling af MTBE (så længe det varer). Det overvejes at bruge metanol som brændstof til brændselsceller i biler – selv om det også vil være en midlertidig løsning.

Hønen og ægget
Topsøe blev meget omtalt for ca. ti år siden, da en af vore laboranter ved et tilfælde fandt ud af, at DME var et udemærket brændstof til dieselmotorer. Det ville faktisk opfylde alle miljøkrav. DME kan fremstilles ved en modifikation af metanolprocessen efter principper og katalysatorer udviklet af Topsøe.
Siden er udviklingen desværre ikke gået helt så hurtigt. Det er demonstreret, at DME uden tvivl er et fremragende brændstof for dieselmotorer; det er også påvist, at det kan bruges som erstatning for flaskegas og som brændsel i gasturbiner til el-produktion. Det skandinaviske busprojekt (Volvo, Statoil, Topsøe) er netop blevet officielt afsluttet (flere oplysninger, se website: http://www.fstyr.dk). De store bil- og olieselskaber har erkendt fordelene, men holder sig tilbage, fordi DME er en gas (fysiske egenskaber som flaskegas, LPG). Der er navnlig bestræbelser i det internationale energiagentur (IEA) for at fremme et internationalt samarbejde om brugen af DME.
Men det er ikke lykkedes at løse ’chicken and egg’–problematikken: hvad skal komme først, den store produktionskapacitet eller det store marked. Derfor er det første store DME-produktionsanlæg endnu ikke blevet bygget; men det kommer nok! I spillet omkring de syntetiske brændstoffer indgår mange politiske og økonomiske overvejelser. Teknologien er der – og den kan være med til at gøre vor anvendelse af de fossile brændstoffer mere miljøvenlig og til at øge ressourcerne ved anvendelse af naturgas og kul.
Men der skal satses stort og langsigtet.

FAKTA - Alternativ til olie
*Forskningschef Jens Rostrup-Nielsen fra Haldor Topsøe A/S er i denne uge blevet opfordret af Informations videnskabsside til at skrive om forskningen i syntetisk brændsel, der for længst har været mulig som et godt og miljøvenligt alternativ til olie

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

anbefalede denne artikel

Kommentarer

Der er ingen kommentarer endnu