Forskning på energi- og miljøteknologi

URGENT erkjenner behovet for en global klimaomstilling, og vi ønsker å bidra til avkarbonisering av samfunnet. Fornybar energi er en viktig del av løsningen. En vellykket overgang til et avkarbonisert samfunn krever at vi finner en riktig kombinasjon av de fornybare kildene.

Etablerte metoder som vannkraft er dominerende i Norge, men havenergi og solkraft gir betydelige muligheter for å akselerere omstillingen. Forskningsteamet RESLAB (Renewable Energy Systems Laboratory) er en del av URGENT og arbeider med den globale klimaomstillingen ved å utvikle teknologier basert på fornybare energikilder. RESLAB har som mål å utvikle avanserte modellerings- og optimaliseringsteknikker som muliggjør kreative og pålitelige multifunksjonelle strukturer for fornybare energisystemer under ulike miljøer og belastningsforhold.

Satsingsområdene er:

• mekanikk for funksjonelt graderte strukturer
• strukturell optimalisering og generativ design
• datadrevet modellering og analyse
• pålitelighetsbasert designoptimalisering

For å dempe klimaendringene arbeider vi med å erstatte fossilt karbon med fornybart «grønt» karbon produsert ved fotosyntese.

Vi forsker på omvandling av biomasse til verdifulle produkter og energi, samtidig som essensielle næringsstoffer som nitrogen og fosfor resirkuleres. Denne forskningen er avgjørende for å fremme sirkulær økonomi og for å nå de europeiske klimamålene for 2030.

Våre forskere studerer ulike biomassekilder, inkludert:

• matavfall
• restavfall fra skog- og jordbruk
• sidestrømmer fra prosessindustrien
• kommunalt avløpsvann
• husdyrgjødsel
• restavfall fra kommuner og industri

For å maksimere utnyttelsen av biomassen, redusere utslippene og skape verdier er det avgjørende å forstå egenskapene til ulike biomassetyper, samt forbehandling- og prosesseringsmetoder. 

Studier viser at tørt organisk avfall, som industriavfallsfraksjoner eller blandede avfallsfraksjoner, har høy brennverdi og lavt innhold av fossilt karbon. Å erstatte kull eller annet fossilt brensel med foredlet avfallsbrensel (FAB) kan redusere netto CO2-utslipp fra industrianlegg betydelig.

I URGENT har vi eksperter på biokjemisk, kjemisk og termokjemisk omvandling av biomasse og arbeider med prosessdesign og eksperimentelle forsøk. I tillegg brukes avanserte modellerings-, simulerings- og valideringsteknikker for å optimalisere disse prosessene. For eksempel utforsker vi bruken av biomasse og avfall i anaerob nedbrytning til metan og gassifisering for å produsere biodrivstoff og biokjemikalier.

Konsekvensene av økende CO2-konsentrasjon i atmosfæren og global oppvarming blir stadig tydeligere, og det er nødvendig med tiltak for å redusere utslippene.

Blant alternativene for fjerning av CO2 fra forbrenningsgasser, er aminbasert kjemisk absorpsjon den mest utviklede metoden. Det er også denne metoden som dominerer forskningsfeltet.

URGENT har bred kompetanse innen post-combustion CO2-fangst ved bruk av aminbaserte solventer. Vi er eksperter på prosessoptimalisering, prosessimulering og kostnadsestimering av karbonfangstanlegg. Ved USN har vi også laget en lab-rigg for CO2-fangst. Nedbrytning av aminer fra denne typen anlegg kan gi negative miljøpåvirkninger som må håndteres, og solventhåndtering er derfor et av våre forskningstemaer.

Vi har et nært samarbeid med industrien og har bidratt i utviklingen av CO2-fangstanlegget ved Heidelberg Materials sementfabrikk i Brevik.

Det er verdt å merke seg at CO2 som fanges fra utslippskilder har negativ verdi siden produsenten må betale for transport og lagring. Derfor kan CO2 bli en rimelig råvare som kan brukes i produksjon av verdifulle produkter. Esterproduksjon er blant metodene som utforskes for å utnytte fanget CO2.

Elektrifisering av industrien er av sentral betydning i overgangen fra fossil til grønn industri. For høytemperaturprosesser, som sementproduksjon, er dette utfordrende. Men å erstatte forbrenning med elektrisk kraft gir nye muligheter i form av integrert CO2-fangst.

URGENT har i flere år jobbet med elektrifisering av kalsinatorer kombinert med CO2-fangst. Dette kan redusere CO2-utslippene fra sementfabrikker med mer enn 70 prosent, og ved hybridløsninger vil nær 100 prosent fangst sannsynligvis være mulig. Teknologien er mest sannsynlig også anvendbar i kalkindustrien og i papirmasseprosessering.

I forskningen innen vannrensing og miljøbioteknologi legger vi vekt på vannkvalitetsparametere og biologiske vannrenseprosesser. Målet er å sikre kostnadseffektiv vannrensing og infrastrukturløsninger som reduserer miljøproblemer og negative helsepåvirkninger.

Vi arbeider med nye sirkulære verdikjeder for å overvåke, evaluere og administrere det integrerte vannsystemet og beskytte kritiske komponenter, fra kilde til kran og videre til behandling av avløpsvann og overvann.

Nye teknologier for ressursgjenvinning i form av vann, energi, næringsstoffer fra avløpsvann er viktig for bedring av det globale miljøet. Kort sagt bidrar forskningen vår til å identifisere og etablere bærekraftige vannforvaltnings- og infrastrukturløsninger for å oppnå FNs mål for bærekraftig utvikling.

Olje- og gassutnyttelse er i URGENT-perspektivet en del av problemet, men også en nødvendig del av løsningen for å oppnå en effektiv overgang til karbonnøytralitet.

Studier viser at petroleum kommer til å stå for en stor del i energiforsyningen også i årene som kommer. Olje- og gassutvinning er nødvendig for å møte dagens og fremtidige energibehov. Lagring av fanget CO2 i oljereservoarer er et eksempel på et konsept som kan redusere klimapåvirkningen av oljeproduksjon. Å oppnå trygg, bedre og mer omfattende CO2-lagring er et mål for karbonlagringsstudiene våre.

Vi gjør reservoarteknologistudier som er relevante for lavutslipsproduksjon, vi forsker på utnyttelse og lagring av CO2, og vi arbeider med miljøvennlig håndtering av avfall som for eksempel borekaks. Vi samarbeider med petroleumsnæringen, og flere master- og ph.d.-kandidater har samarbeidet med lokale bedrifter i deres forskningsarbeid.