Startup SkyNano për të konvertuar CO2 në karbon të ngurtë: Pjesa 1

Shumë emetime të gazeve serrë (GHG) do të gjenerohen ende deri në vitin 2050 – disa vlerësime janë 10-15 miliardë tonë/vit. Kjo GHG "e mbetur" duhet të asgjësohet në një farë mënyre nëse bota do të arrijë zero neto deri në vitin 2050. Një metodë, kapja e karbonit dhe ruajtja nëntokësore (CCUS) është studiuar më së shumti sepse është zbatuar nga nafta dhe gazi kompanitë për dekada, edhe pse ka kufizime serioze.

Por ka një fëmijë të ri në bllok. A kompani e quajtur SkyNano, e filluar në vitin 2017, përdor një proces elektrokimik për të kthyer CO2 në nanotuba të ngurtë karboni në vend të një procesi termokimik që përdoret në prodhimin konvencional të nanotubave. I vetmi nënprodukt është oksigjeni në kontrast me monoksidin e karbonit, hidrokarburet aromatike policiklike (PAH) dhe komponimet organike të paqëndrueshme (VOVO
Cs) nga metoda të tjera.

Nanotubat e karbonit janë tuba boshe karboni me madhësi në nanometra. Këto karbone të ngurta janë të forta dhe përdoren në forca të blinduara për automjete. Ata mund të mbajnë rryma elektrike dhe përdoren në kabllot e transmetimit. Ato janë fleksibël dhe përdoren në pëlhura të endura.

Meqenëse procesi mund të përdoret gjithashtu për të konvertuar rrjedhat e CO2 të emetuar nga fabrikat e prodhimit të çimentos dhe çelikut, ai jep një premtim të madh për heqjen e emetimeve të vështira për t'u ulur.

CEO e SkyNano është Anna Douglas e cila bashkëthemeloi kompaninë në 2017 gjatë doktoraturës së saj në Vanderbilt me ​​Prof. Cary Pint, CTO e SkyNano. Anna u diplomua në Universitetin Lee me një diplomë në Matematikë dhe Kimi në 2014, dhe përfundoi një doktoraturë nga Vanderbilt në 2019 në Shkencën Ndërdisiplinore të Materialeve. Puna e saj në lidhje me teknologjinë e SkyNano është theksuar në shumë botime shkencore të rishikuara nga kolegët, një çmim Forbes 2019 nën 30 vjeç 30, një çmim R&D2020 100, një çmim Inovacioni TechConnect 2021 dhe një 2022 Guvernator's Environmental the Stewardnesseeeee.

Më poshtë është pjesa 1 e një interviste me Anna, e cila është e lidhur me teknologjinë e re dhe financimin e kompanisë fillestare, duke përfshirë një krahasim me kapjen e karbonit, injektimin nën tokë dhe ruajtjen (CCUS).

Pjesa 2 do të pasojë së shpejti dhe është e përshtatur për tregjet dhe zgjidhjet klimatike.

1. Cila është historia e formimit të kompanisë SkyNano?

Ndërsa isha studente universitare, bëra një praktikë verore në Qendrën Kërkimore të NASA Glenn në Cleveland, OH dhe u dashurova plotësisht me nanoteknologjinë dhe shkencën e materialeve. Shkova në Vanderbilt për të ndjekur një doktoraturë në shkencën e materialeve dhe fillova të punoja mbi nanomaterialet për ruajtjen e energjisë si një temë kërkimore, pasi ndjeva fort se ruajtja e energjisë ishte (dhe është) pengesa më e rëndësishme për një infrastrukturë të qëndrueshme energjie. Ndërsa studioja bateritë, kuptova se mënyra se si ne sintetizojmë dhe nxjerrim shumë materiale që përbëjnë bateritë në të vërtetë nuk është shumë e qëndrueshme dhe madje mund të dëmtojë përdorimin e baterive si një teknologji "e pastër".

Këshilltari im i doktoraturës dhe unë filluam të kërkonim mënyra të tjera për të krijuar struktura karboni, të cilat kanë një mori përdorimesh në kiminë e baterive dhe zbuluam një proces elektrokimik që ishte studiuar që nga fillimi i viteve 1900 për të kthyer CO2 në karbon të ngurtë, por pa një selektivitet të lartë për struktura të veçanta të karbonit. Ne menduam se nëse i qasemi kësaj teme nga një sfond i sintezës së nanomaterialeve, mund të jemi në gjendje të përmirësojmë selektivitetin që kërkohet për të sjellë teknologjinë në treg. Menjëherë pas kësaj, ne morëm financimin tonë të parë nga programi i Udhëkryqit të Inovacionit të Departamentit të Energjisë, një program sipërmarrës i integruar në laborator, dhe pjesa tjetër është histori.

2. Cila është teknologjia themelore e SkyNano?

Teknologjia themelore e SkyNano bazohet në një proces kimik që është studiuar që nga fillimi i viteve 1900 në laboratorët akademikë anembanë globit. Në thelb, ai bazohet në thithjen kimike të CO2 përmes molekulave të oksidit për të formuar një karbonat, pastaj zbërthimin elektrokimik të asaj molekule karbonati përsëri në oksidin e saj origjinal. Reaksioni neto këtu është thjesht CO2 à C (i ngurtë) + O2 (gaz). Implikimet e këtij procesi janë të thella, pasi është një proces i thjeshtë me 4 elektrone për të prodhuar karbon të ngurtë nga dioksidi i karbonit i gaztë.

CO2 është jashtëzakonisht i qëndrueshëm, gjë që është një nga arsyet pse është bërë problematik në atmosferën tonë, por kur e kthejmë atë në formën e tij të ngurtë të karbonit, ai është gjithashtu jashtëzakonisht i qëndrueshëm dhe i jep ruajtje të përhershme karbonit. Ky është një dallim i rëndësishëm, sepse shumë teknologji të transformimit të CO2 prodhojnë produkte përfundimtare që do të riemetojnë CO2 në ciklin e tyre të jetës. Këto janë në rastin më të mirë neutral karboni, por nuk sigurojnë ruajtje afatgjatë të përhershme. Produktet e ngurta si procesi ynë paraqesin më të mirën e të dy botëve: transformimin e karbonit (duke bërë një produkt ekonomik nga CO2) dhe sekuestrimin (ruajtje afatgjatë).

3. Si financohet kompania SkyNano? Kush janë palët e interesuara të angazhuara? Cilat janë synimet tuaja të financimit?

Që nga gushti 2022, SkyNano ka mbledhur ~ 8.5 milion dollarë (milion) në financim jo pakësues nga një sërë burimesh federale, shtetërore dhe tregtare. Mbështetësit tanë kryesorë federalë janë Departamenti Amerikan i Energjisë, Fondacioni Kombëtar i Shkencës dhe Departamenti i Mbrojtjes i SHBA. Teknologjia e SkyNano prek qëllimet strategjike të pothuajse çdo agjencie federale, qoftë përmes përpjekjeve tona për dekarbonizimin, ose përmes materialeve specifike që ne po prodhojmë, të cilat janë identifikuar si materiale kritike të sigurisë kombëtare. Për këtë qëllim, ne kemi një sërë aktorësh të angazhuar, duke përfshirë burimet e emetimeve, politikëbërësit të shqetësuar për dekarbonizimin, klientët e kredive për heqjen e karbonit dhe klientët e materialeve që prodhojmë.

Që nga fillimi ynë, ne kemi qenë të fokusuar në lazer tek klientët e materialeve që prodhojmë nga CO2. Materialet shtesë të karbonit të ngurtë vijnë në një gamë të gjerë strukturash dhe ne jemi në gjendje të adresojmë shumë nga nevojat ekzistuese të tregut të sotëm së bashku me krijimin e tregjeve të reja përmes materialeve të avancuara të karbonit me çmim më të ulët. Qëllimet tona të financimit mbeten të përqendruara në plotësimin e nevojave të klientëve dhe për këtë arsye janë të përqendruara në financimin e bazuar në projekte të marra si nga grantet për K&ZH ashtu edhe nga pilotët e paguar me klientët.

4. Ju e merrni CO2-në tuaj me kapje të drejtpërdrejtë nga ajri. Kjo nuk është shumë efikase, apo jo. A mund ta merrni gjithashtu nga rrjedhat e CO2 të përqendruar nga fabrikat e çimentos dhe çelikut dhe sektorë të tjerë të vështirë për t'u pakësuar?

Kjo është e saktë. Nuk është shumë efikase për të tërhequr CO2 nga atmosfera. Teknologjia jonë sigurisht mund funksionon si një proces i tillë i kapjes së drejtpërdrejtë të ajrit, por është shumë më efikas kur punojmë me prurje hyrëse që përmbajnë të paktën 1% CO2. Këto janë rryma mbetjesh që gjenden në industri duke filluar nga çimentoja dhe çeliku, tek kimikatet dhe prodhimi i energjisë. Aktualisht kemi një bashkëpunim të vazhdueshëm me Autoritetin e Luginës së Tennessee, ndërmarrjen më të madhe publike të vendit tonë, për të demonstruar se gazrat e gripit nga termocentralet e gazit natyror me cikël të kombinuar mund të përdoren për të prodhuar produkte të ngurta karboni.

Ka një sërë palësh të interesuara në të gjithë zinxhirin e emetimeve të karbonit. Në njërën anë janë disa teknologji që janë shumë të përshtatshme për kapjen e drejtpërdrejtë të ajrit për të prodhuar një rrymë të përqendruar CO2. Në anën tjetër janë shumë teknologji të afta të përpunojnë CO2 me pastërti të lartë (>90%). Ka shumë më pak teknologji që mund të punojnë me 1-80% CO2 pa para-përqendrim, dhe nga këtu vjen shumica dërrmuese e emetimeve tona të CO2 sot. Teknologjia e SkyNano funksionon vërtet mirë për t'u bashkuar drejtpërdrejt me emetimet e burimeve pika dhe për të dekarbonizuar disa nga sektorët e vështirë për t'u reduktuar ku të gjithë mbështetemi për cilësinë e jetës së sotme.

5. Sa i kushtueshëm është procesi juaj në krahasim me kapjen e karbonit dhe injektimin nëntokësor dhe ruajtjen e CO2 (CCUS) që ndoshta do të kërkojë një taksë karboni nëse nuk prodhohet nafta në anën tjetër.

Ekonomia që sfidon CCUS është kryesisht se nuk ka asnjë avantazh ekonomik jashtë një takse të mundshme të karbonit, kështu që ushtrimi i përgjithshëm është një humbje neto për kompanitë. Kompanitë e mëdha janë ende duke konsideruar CCUS tani për shkak të pjekurisë së asaj teknologjie dhe dëshirës së tyre për të dekarbonizuar shpejt, por është një humbje e përgjithshme neto në çdo rast, edhe me stimuj të bazuar në taksa.

Procesi i SkyNano është ekonomikisht i realizueshëm bazuar në vlerën e produktit tonë të prodhimit nga CO2, karboni i ngurtë dhe stimujt tatimorë do të ishin thjesht një bonus. Në fakt, sipas strukturës aktuale të taksave të tremujorit të 45-të, të ardhurat e mundshme nga stimujt tatimorë janë të papërfillshme në krahasim me të ardhurat nga produkti ynë i karbonit.

Kur bëhet fjalë për kostot, disa nga sfidat me CCUS janë lejimi, pengesat rregullatore dhe kosto të tjera që nuk janë gjithmonë të dukshme kur vlerësohet teknologjia sipas meritave të saj. Për SkyNano, kostot tona rrjedhin kryesisht nga energjia elektrike që nevojitet për të drejtuar procesin tonë dhe ne presim të përfitojmë me kalimin e kohës nga ulja e parashikuar e çmimit të energjisë me fillimin e më shumë burimeve të rinovueshme në rrjetin tonë.

Për disa pyetje dhe përgjigje të tjera shihni Startup SkyNano për të konvertuar CO2 në karbon të ngurtë: Pjesa 2 - Tregjet dhe një zgjidhje klimatike.