Koldioxid ska bli råvara i framtidens kemi

I en tid när klimatfrågan pressar industrin söker forskare nya vägar bort från fossila råvaror. Vid KTH samlas kemister, ingenjörer och hållbarhetsexperter i ett nytt forskningscentrum där ett av målen är att göra koldioxid till råvara i framtidens material och kemikalier.

Med det nya forskningscentret ACCELERATE, Accelerera omställningen och uppskalningen av bioCO₂ användning, tar forskarna de första stegen mot en kemi där koldioxid kan gå från utsläpp till råvara. Satsningen finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning och samlar forskare från flera lärosäten.
Bakgrunden är samhällets fortsatta beroende av fossila råvaror och att kemiindustrin står för omkring fem till sex procent av de globala växthusgasutsläppen. Faktorer som gör en omställning nödvändig, men tekniskt och ekonomiskt utmanande.
– Nästan allt runt omkring oss är gjort av fossila molekyler, från färg och läkemedel till glasögon och kläder. Utmaningen är att sluta använda dem, säger Christophe Duwig, professor vid KTH och föreståndare för centrumet.

Alternativa kolkällor
Ambitionen inom ACCELERATE är att ersätta fossila råvaror med alternativa kolkällor, där koldioxid spelar en central roll. I dag är användningen av CO₂ som råvara kraftigt underutvecklad jämfört med biomassa och avfall.
– Vi vill ta fram nya sätt att göra kemikalier från CO₂. Det handlar om infångning, omvandling och att sätta ihop allt till en hållbar process, säger Christophe Duwig.
Centrumet fokuserar på att utveckla tekniker för att fånga in biogen koldioxid och omvandla den till högvärdiga produkter, som polymerer, lösningsmedel och farmaceutiska byggstenar. Målet är att på så sätt kunna framställa produkter med ett betydligt lägre klimatavtryck jämfört med dagens fossilbaserade produkter.
– Det finns en särskild potential i att använda biogen koldioxid. Genom att kombinera förbränning av biomassa med infångning och användning av koldioxid kan produktionen i vissa fall få mycket låga utsläpp, säger Christophe Duwig.

Samverkan
Arbetet spänner över flera vetenskapliga discipliner där teknik, kemi, tekno-ekonomisk analys och hållbarhetsanalys utvecklas parallellt. För att avgöra om lösningarna verkligen minskar klimatpåverkan genomför Hanna Steinum, doktorand i hållbarhetsstudier vid KTH, prospektiva livscykelanalyser.
– Vi tittar på hela värdekedjan och försöker förstå hur det skulle se ut om tekniken skalas upp till industriell nivå, och vilka effekter detta skulle få i ett långt tidsperspektiv.
Metoden innebär att framtida scenarier för analyseras redan på forskningsstadiet.
– Det är komplext, men viktigt för att vi ska kunna fatta rätt beslut tidigt i utvecklingen.
Forskningen formas i nära samspel mellan olika discipliner.
– Mitt arbete påverkas direkt av vad forskarkollegorna kommer fram till. Det gör projektet väldigt dynamiskt, säger Hanna Steinum.

Katalys
Arbetet med den kemiska omvandlingen leds av Belén Martín-Matute, professor i organisk kemi vid Stockholms universitet, som utvecklar katalysatorer för att omvandla den stabila koldioxidmolekylen till komplexa organiska ämnen.
– Koldioxid är en väldigt stabil molekyl, så det krävs mycket energi för att omvandla den. Med katalys kan vi sänka energibehovet och göra processen möjlig.
Den stora utmaningen är att skapa komplexa molekyler där allt kol kommer från CO₂.
– Där är vi inte ännu, men det är dit vi vill nå, säger Belén Martín-Matute.
Projektet sker i nära samarbete med industrin och omfattar även ekonomiska och politiska perspektiv. I dag är fossila råvaror fortfarande billigare, vilket bromsar utvecklingen.
– Det är en systemfråga. Vi måste förändra både teknik, ekonomi och politik samtidigt.

Maratonlopp
ACCELERATE:s ambition är också att stärka Sveriges position inom området. Genom att samla forskning, industri och utbildning ska centrumet bidra till att bygga upp en ny generation kemister och ingenjörer – och lägga grunden för en mer hållbar kemiindustri.
– Det här är ett maraton. Vi bygger kunskap som nästa generation ska ta vidare. Om tio, tjugo år vill vi se en ny kemiindustri som inte är beroende av fossila råvaror. Men vägen dit är lång. Samhället är starkt beroende av fossila molekyler, nästan som av olja. Att bryta det kräver samarbete på många olika plan. Det här centrumet är en pusselbit i den strävan, avslutar Christophe Duwig.