Startup SkyNano pentru a converti CO2 în carbon solid: Partea 1

O mulțime de emisii de gaze cu efect de seră (GES) vor fi încă generate până în 2050 – unele estimări sunt de 10-15 miliarde de tone/an. Această GES „rămășită” trebuie eliminată într-un fel pentru ca lumea să atingă zero net până în 2050. O metodă, captarea carbonului și stocarea subterană (CCUS) a fost studiată cel mai mult, deoarece a fost implementată de petrol și gaze. companii de zeci de ani, deși există limitări serioase.

Dar există un copil nou la bloc. A companie numită SkyNano, început în 2017, utilizează un proces electrochimic pentru a transforma CO2 în nanotuburi de carbon solide mai degrabă decât un proces termochimic utilizat în producția convențională de nanotuburi. Singurul produs secundar este oxigenul, spre deosebire de monoxidul de carbon, hidrocarburile policiclice aromatice (HAP) și compușii organici volatili (VO).VO
Cs) din alte metode.

Nanotuburile de carbon sunt tuburi goale de carbon cu dimensiunea în nanometri. Acești carboni solizi sunt duri și sunt utilizați în armuri pentru vehicule. Ele pot transporta curenți electrici și sunt utilizate în cablurile de transmisie. Sunt flexibile și sunt utilizate în țesături.

Deoarece procesul poate fi folosit și pentru a converti fluxurile de CO2 emise de fabricile de ciment și oțel, acesta este o mare promisiune pentru eliminarea emisiilor greu de redus.

CEO-ul SkyNano este Anna Douglas, care a co-fondat compania în 2017, în timpul doctoratului său la Vanderbilt, împreună cu prof. Cary Pint, CTO al SkyNano. Anna a absolvit Universitatea Lee cu o diplomă în matematică și chimie în 2014 și a absolvit un doctorat la Vanderbilt în 2019 în știința materialelor interdisciplinare. Munca ei legată de tehnologia SkyNano a fost evidențiată în multe publicații științifice evaluate de colegi, un premiu Forbes 2019 sub 30 de ani din 30, un premiu R&D2020 din 100, un premiu pentru inovație TechConnect din 2021 și un premiu pentru administrarea mediului din 2022 al guvernatorului din Tennessee.

Mai jos este partea 1 a unui interviu cu Anna, care se referă la noua tehnologie și finanțarea companiei startup, inclusiv o comparație cu captarea carbonului, injecția subterană și stocarea (CCUS).

Partea 2 va urma în curând și este orientată către piețe și soluții climatice.

1. Care este povestea de fundal a formării companiei SkyNano?

În timp ce eram student la licență, am făcut un stagiu de vară la NASA Glenn Research Center din Cleveland, OH și m-am îndrăgostit complet de nanotehnologie și știința materialelor. Am fost la Vanderbilt pentru a urma un doctorat în știința materialelor și am început să lucrez la nanomateriale pentru stocarea energiei ca subiect de cercetare, deoarece am simțit cu tărie că stocarea energiei este (și este) cel mai important blocaj pentru o infrastructură energetică durabilă. În timp ce studiam bateriile, mi-am dat seama că modul în care sintetizăm și extragem multe materiale care alcătuiesc bateriile nu este într-adevăr foarte durabil și poate chiar submina utilizarea bateriilor ca tehnologie „curată”.

Consilierul meu de doctorat și cu mine am început să căutăm alte modalități de a face structuri de carbon, care au o multitudine de utilizări în chimia bateriilor și am descoperit un proces electrochimic care a fost studiat încă de la începutul anilor 1900 pentru a transforma CO2 în carbon solid, dar fără o selectivitate ridicată. pentru structuri specifice de carbon. Ne-am gândit că dacă am aborda acest subiect dintr-un context de sinteză a nanomaterialelor, am putea îmbunătăți selectivitatea necesară pentru a aduce tehnologia pe piață. La scurt timp după aceea, am primit prima parte de finanțare din programul Innovation Crossroads al Departamentului de Energie, un program antreprenorial încorporat în laborator, iar restul este istorie.

2. Care este tehnologia fundamentală de bază a SkyNano?

Tehnologia de bază a SkyNano se bazează pe un proces chimic care a fost studiat încă de la începutul anilor 1900 în laboratoarele academice de pe tot globul. În esență, se bazează pe absorbția chimică a CO2 prin molecule de oxid pentru a forma un carbonat, apoi pe descompunerea electrochimică a acelei molecule de carbonat înapoi în oxidul său original. Reacția netă aici este pur și simplu CO2 à C (solid) + O2 (gaz). Implicațiile acestui proces sunt profunde, deoarece este un proces simplu de 4 electroni pentru a produce carbon solid din dioxid de carbon gazos.

CO2 este extrem de stabil, ceea ce face parte din motivul pentru care a devenit problematic în atmosfera noastră, dar când îl aducem înapoi la forma sa solidă de carbon, acesta este, de asemenea, extrem de stabil și dă o stocare permanentă a carbonului. Aceasta este o distincție importantă, deoarece multe tehnologii de transformare a CO2 produc produse finale care vor reemite CO2 în ciclul lor de viață. Acestea sunt în cel mai bun caz neutre din carbon, dar nu asigură stocarea permanentă pe termen lung. Produsele solide precum procesul nostru prezintă tot ce este mai bun din ambele lumi: transformarea carbonului (realizarea unui produs economic din CO2) și sechestrarea (stocare pe termen lung).

3. Cum este finanțată compania SkyNano? Cine sunt părțile interesate implicate? Care sunt obiectivele dumneavoastră de finanțare?

Începând cu august 2022, SkyNano a strâns ~ 8.5 milioane USD (milioane) în finanțare nedilutivă dintr-o varietate de surse federale, de stat și comerciale. Principalii noștri susținători federali sunt Departamentul pentru Energie al SUA, Fundația Națională pentru Știință și Departamentul Apărării al SUA. Tehnologia SkyNano atinge obiectivele strategice ale aproape fiecarei agenții federale, fie prin eforturile noastre de decarbonizare, fie prin materialele specifice pe care le producem, care au fost identificate ca fiind materiale critice pentru securitatea națională. În acest sens, avem o serie de părți interesate implicate, inclusiv surse de emisii, factori de decizie preocupați de decarbonizare, clienți ai creditelor de eliminare a carbonului și clienți ai materialelor pe care le producem.

De la înființarea noastră, ne-am concentrat cu laserul pe clienții materialelor pe care le producem din CO2. Materialele aditive de carbon solid vin într-o gamă largă de structuri și suntem capabili să răspundem multor nevoi ale pieței de astăzi, împreună cu crearea de noi piețe prin materiale de carbon avansate la prețuri mai mici. Obiectivele noastre de finanțare rămân concentrate pe satisfacerea nevoilor clienților și, din acest motiv, sunt centrate pe finanțare bazată pe proiecte, provenite atât din granturi pentru cercetare și dezvoltare, cât și din proiecte-pilot plătite cu clienții.

4. Îți obții CO2 prin captare directă din aer. Nu e foarte eficient, nu. Îl puteți obține și din fluxurile de CO2 concentrat din fabricile de ciment și oțel și din alte sectoare greu de atenuat?

Este corect. Nu este foarte eficient să scoți CO2 din atmosferă. Tehnologia noastră cu siguranță poate să funcționează ca un proces de captare directă a aerului, dar este mult mai eficient atunci când lucrăm cu fluxuri de intrare care au cel puțin 1% CO2. Acestea sunt fluxuri de deșeuri găsite în industrii, de la ciment și oțel, la produse chimice și producția de energie. În prezent, avem o colaborare continuă cu Tennessee Valley Authority, cea mai mare întreprindere publică din țara noastră, pentru a demonstra că gazele arse de la centralele electrice pe gaz natural cu ciclu combinat pot fi folosite pentru a produce produse cu carbon solid.

Există o serie de părți interesate de-a lungul lanțului de emisii de carbon. La un capăt se află câteva tehnologii care sunt foarte potrivite pentru captarea directă a aerului pentru a produce un flux concentrat de CO2. La celălalt capăt se află multe tehnologii capabile să proceseze CO2 de înaltă puritate (>90%). Există mult mai puține tehnologii care pot funcționa cu 1-80% CO2 fără pre-concentrare și de aici provine o mare majoritate a emisiilor noastre de CO2 astăzi. Tehnologia SkyNano funcționează foarte bine pentru a cupla direct emisiile de surse punctuale și pentru a decarboniza unele dintre sectoarele greu de redus pe care ne bazăm cu toții pentru calitatea vieții de astăzi.

5. Cât de scump este procesul dumneavoastră în comparație cu captarea carbonului și injecția subterană și stocarea CO2 (CCUS), care probabil va necesita o taxă pe carbon, dacă nu se produce petrol la celălalt capăt.

Problemele economice care provoacă CCUS sunt în primul rând că nu există niciun avantaj economic în afara unei posibile taxe pe carbon, astfel încât exercițiul general este o pierdere netă pentru companii. Companiile mari încă iau în considerare CCUS în acest moment, datorită maturității acelei tehnologii și a dorinței lor de a se decarboniza rapid, dar este o pierdere netă generală în fiecare caz, chiar și cu stimulente fiscale.

Procesul SkyNano este fezabil din punct de vedere economic, pe baza valorii produsului nostru de ieșire din CO2, carbon solid, iar stimulentele fiscale ar fi pur și simplu un bonus. De fapt, în cadrul actualei structuri fiscale 45Q, veniturile potențiale din stimulentele fiscale sunt neglijabile în comparație cu veniturile din produsul nostru de carbon.

Când vine vorba de costuri, unele dintre provocările legate de CCUS sunt permisiunea, obstacolele de reglementare și alte costuri care nu sunt întotdeauna evidente atunci când se evaluează tehnologia pe baza meritelor sale. Pentru SkyNano, costurile noastre sunt derivate în principal din energia electrică necesară pentru a conduce procesul nostru și ne așteptăm să beneficiem în timp de scăderea estimată a prețurilor la energie odată cu apariția mai multor surse regenerabile în rețeaua noastră.

Pentru mai multe întrebări și răspunsuri vezi Startup SkyNano pentru a converti CO2 în carbon solid: Partea 2 – Piețe și o soluție pentru climă.