Brint bare bedst – eller hvad…?

sun in space

Solen i vort solsystem kører på brint og har gjort det i ganske mange år. Gasarten brint betragtes derfor ofte som fremtidens energiform. Den nedbrydes nemlig til rent vand, som jo ikke skader miljøet.

Men brint er ikke bare brint. Alt afhænger nemlig af, hvor den stammer fra, og hvordan den fremstilles…

Der er megen fokus på udfasning af fossile brændstoffer i disse år. Og erstatte dem med vedvarende energi stammende fra sol og vind.

Årsagen er den simple, af afbrænding af fossile brændstoffer som kul, olie og gas udleder store mængder kuldioxid , CO2, til atmosfæren.

Og CO2 er en kraftig drivhusgas. Det vidste den svenske videnskabsmand Arrhenius allerede i 1896. CO2 er således stærkt medvirkende til den globale opvarmning, som udgør en trussel mange steder.

Global opvarmning

Dels for isbjørnene i Arktis, hvor bjørnenes eksistensgrundlag – isen – er ved at forsvinde. Og dels i troperne, hvor selv mindre stigninger af havniveauet kan være fatale på steder som eksempelvis Maldiverne. De små og lave øer oversvømmes helt enkelt.

Da der ikke udledes klimaskadelig CO2 ved afbrænding af brint, ses denne gasart ofte som fremtidens energi. For når først man får lært at spalte brint fra havvand, er resurserne jo ubegrænsede.

Men så langt er vi desværre ikke kommet endnu, og det er emnet for denne artikel. Vi er langt fra nået dertil, at der kommer mere ud af brintudvindingen, end der skal tilføres af energi for at få den til at ske.

Brint er ellers universalbrændstoffet i hele universet. Solen eksempelvis forbrænder eller omdanner brint til helium i et omfang, vi her på Jorden slet ikke kan fatte. Men uden denne forbrænding af brint ville der ingen energi være til os på den Blå Planet – i form af livgivende lys og stråling.

Brunkul og sortkul

Den australske energigigant AGL har netop meddelt, at man planlægger en produktion af brint på sit store kulanlæg ved Loy Yang A i staten Victoria. Her vil man omdanne miljøfjendsk kul til miljøvenlig brint.

– Men hvordan gør man egentlig det, og er det nu en miljøvenlig produktion?

Kul består primært af kulstof, men indeholder også mange andre stoffer. Et af disse stoffer er brint, som imidlertid ikke er umiddelbart tilgængeligt i kullene. Først skal kullene afgasses, så de frigjorte forbindelser kan reagere med vand, og først da får vi den frie gasart brint.

Og kul er ikke bare kul. Det kender vi selv herhjemmefra, hvor brunkul i tidligere tider var et vigtigt brændsel. I modsætning til det langt mere energirige sortkul, også kaldet stenkul. Koks er afgasset sortkul, som derefter brænder renere med mindre slagger end sortkullet selv.

Det korte af det lange er, at kul indeholder gasser, mens koks er det samme bare afgasset. Afgasningen sker under iltfri forhold.

Afgasning

Alle fossile brændstoffer – det være sig kul, olie eller gas – stammer fra nedbrudte plantedele. Gennem millioner af år udsættes disse for højt tryk og megen varme, så den døde biomasse indeholder stedse mindre kulstof og færre organiske planterester.

Undervejs falder indholdet af ilt og brint, mens andelen af kulstof stiger. Kullet vil dog stadig indeholde både kulstof, ilt, kvælstof og svovl, som frigives til atmosfæren under afbrænding. Det resulterer i røg, der regner tilbage til jorden som sur salpetersyre og svovlsyre.

Det er disse stoffer, som har stået bag forsuringen af svenske og norske vande – primært bragt dertil med vinden fra industriområder i England og Nordeuropa.

Den sure nedbør sænker vandets pH til kritisk lave værdier, hvor fisk og andet liv i vandet ikke længere kan eksistere. Hvis de ikke dør direkte af det, hindrer det sure vand formeringen hos flere fiskearter. Og så uddør den pågældende art jo til sidst.

Men tilbage til produktionen af miljøvenlig brint ud fra miljøskadelig kul. Når man forbrænder et fossilt brændstof som eksempelvis kul, produceres der varme og kuldioxid som slutprodukt af forbrændingen. End of the road.

Forgasning er i stedet en omdannelse af faste brændstoffer som eksempelvis kul og olie til brændbare gasser – her blandt andet brint. Det forholder sig sådan, at brændsler som træ, tørv, brunkul og stenkul kan forgasses fuldstændigt, så kun asken bliver tilbage.

Men hvis disse brændsler ophedes uden adgang til ilt, sker der en afgasning: Tjære og gas drives ud, mens koks eller trækul bliver tilbage. Gasudbyttet kan øges ved at sende vanddamp og lidt luft igennem det glødende lag. Herved kan processen nærme sig en total forgasning.

Forgasning i gasgenerator

De resulterende gasser er ikke helt oxiderede, hvorfor de kan afbrændes og bruges som brændstof. Denne forgasning kendes fra Anden Verdenskrig, hvor der var udbredt mangel på benzin til datidens biler. Kloge hoveder fandt da på at montere deres biler med såkaldte gasgeneratorer, som i princippet var kakkelovne monteret bag på bilen.

Man fyrede med små stykker træ, som forgassede i kakkelovnen og dannede gas ved den ufuldstændige forbrænding. Denne gas blev renset og brugt som brændstof, hvilket ikke var ret effektivt. Men det virkede, og man havde jo ikke andre muligheder.

Den udvundne gas bestod primært af kulilte og en del andre gasarter, som sodede systemet ved forbrænding. Der måtte derfor indkobles forskellige filtre og kølere, inden den rensede gas nåede motoren og blev forbrændt her. Man regnede med, at der skulle omkring 2,5 kg bøgebrænde til for at opnå samme effekt som 1 liter benzin. Det var lidet effektivt.

Brunkul bare bedst

Den målrettede produktion af brint ud fra kul starter derfor med en delvis oxidation eller forbrænding. Kullene tilføres en smule luft, hvilket resultater i produktion af CO2 på vanlig forbrændingsvis.

Denne kuldioxid reagerer via vanddamp med det tilbageværende kul og danner nu kulmonoxid (kulilte) samt den ønskede brint, der siden kan brændes af – med vanddamp som eneste og helt uskadelige slutprodukt.

Processen foregår lettest og mest effektivt med brunkul, som er lettere at forgasse end stenkul. Medvirkende hertil er blandt andet, at brunkul allerede eller stadig indeholder en smule brint.

Slutproduktet brint er i sig selv et rent og miljøvenligt brændstof, da afbrænding af brint udelukkende resultater i dannelse af uskadelig vanddamp. Men hele den her beskrevne proces frem til slutproduktet brint er ganske energikrævende og resulterer derfor i udledning af den uønskede drivhusgas CO2. 

– Så hvorfor vil man nu alligevel i Australien til at bøvle med denne ret besværlige proces?

Overvejelserne down under går på, at man ved at producere brint centralt og i store mængder på et enkelt sted kan begrænse forureningen og CO2-udledningen meget mere, end man ville kunne, hvis den udledte CO2 i stedet kom decentralt fra en masse biler – der kører rundt på gas, diesel eller benzin udvundet af olie fra undergrunden.

Men det helt store og overordnede regnestykke skal der nok blive mange og meget delte meninger om. De er der allerede.

© 2019: Steen Ulnits

Solfoto: NASA – Pejsefoto: Jørgen Stybe – Tegning: Gunnar Johnson


Efterskrift: Der er næppe tvivl om, at fremtidens produktion af brint vil blive mere effektiv og miljøvenlig, end den er i dag. Men indtil da kan udvinding af brint fra kul måske være et skridt på vejen. Mener altså den australske energigigant AGL i staten Victoria.

Andre mener, at denne teknologi blot vil være endnu en forsinkende hindring på vejen mod udvikling af bæredygtig energi i form af eksempelvis vindmøller og solceller.


Læs om Biobrændsel, dets muligheder og faldgruber i artiklen her.