Man pouring a liquid in a glass. Photo
Her henter jeg ut flytende hydrokarbonprodukt fra reaksjonen. Foto: Per Henning/NTNU

For å redusere CO2-utslipp må drivstoff og kjemikalier som i dag produseres fra petroleum erstattes med alternativer fra fornybare kilder, som biomasse. Dette kan gjøres ved hjelp av Fischer-Tropsch syntesen, en prosess som utnytter gass (karbonmonoksid CO og hydrogengass H2) som kan dannes ved varmebehandling av biomasse til å produsere hydrokarboner. I denne prosessen benyttes det katalysatorer, materialer som får reaksjoner å skje ved enklere betingelser som f.eks. ved lavere temperaturer. For å øke effektiviteten til prosessen bør katalysatoren være mest mulig produktiv, og bidra til å gi ønsket produkt i reaksjonen.

Katalysatorproduksjon ved bruk av alginat

Vi har utviklet en katalysator ved å bruke alginat, et sukker som utvinnes fra tang og tare. Alginat har en spesiell evne til å tykne og danne en gel, altså et nettverk av partikler i store mengder væske, som f.eks. gelatin i vann. Det er positivt ladete atomer (kationer) som kobler alginatet sammen til større partikler, oftest kalsium. Vi har byttet ut kalsium med positivt ladete metallatomer som jern, kobolt, nikkel og kobber for å lage katalysatorer.

Man som justerer innstillinger på utstyr. Foto
Her bemanner jeg et pilot-oppsett. Foto: Per Henning/NTNU
Biomasse prøver illustrasjon
Den øverste figuren illustrerer synteseprosessen fra alginat til katalysator, mens det nederste viser hvordan alginatet ser ut når det bindes med ulike metaller.
Man som blander væske på laben. Foto
Her syntetiserer jeg en katalysator. Foto: Per Henning/NTNU

Billig og skalerbar for industriell produksjon

Ved å varmebehandle metallalginater ved 400-700 C i en ikke-reaktiv gass, brytes sukkeret ned til et porøst karbonmateriale, mens metallatomene danner metallnanopartikler i porene til karbonet. Disse nanopartiklene er svært aktive katalysatorer på grunn av sin store overflate. Ved å optimalisere denne prosessen har vi laget katalysatorer med høyere ytelse enn hva som har blitt rapportert tidligere ved samme betingelser. I tillegg er vår metode for å produsere katalysatorer svært enkel, rimelig, fornybar og skalerbar, sammenlignet med andre materialer med tilsvarende egenskaper og ytelse som lages ved hjelp av dyre løsemidler og kjemikalier.

Man som legger til væske i et glass. Foto
Her syntetiserer jeg en katalysator. Foto: Per Henning/NTNU

Joakim Tafjord er universitetslektor ved Institutt for kjemisk prosessteknologi. Han tilhører forskningsgruppen for katalyse.