- Det er den høye temperaturen og raske gass-væske-interaksjonen som har vist seg å gjøre denne fangstprosessen svært effektiv, forteller forsker Espen Olsen, ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU). 

I fire år har han ledet et prosjekt for å utvikle en effektiv prosess for å fange CO2 fra fortynnede gasstrømmer.

Konklusjonen så langt er at så godt som all CO2 i røykgasser kan fanges inn ved hjelp av oppvarmet salt, og dette skjer uten at saltet brukes opp i prosessen. 

At rensemiddelet, kalt absorbenten, etterhvert slutter å virke er en økonomisk ulempe, noe som trekkes fram i forbindelse med den mer tradisjonelle CO2-fangst-metoden basert på aminer (se faktaboks). 

Siden metoden foregår ved høye temperaturer vil den først og fremst brukes på industriutslipp fra høytemperaturprosesser, som for eksempel sementproduksjon og metallurgisk industri.

Prossesen kan ikke brukes på eksisterende kraftverk, men kan planlegges inn i nye, eller ettermonteres i eksisterende industrianlegg. 

Naturens eget renseanlegg

Selve metoden er inspirert av naturens egen måte å fange CO2 på. 

Olsen forklarer at mange organismer i sjøen med bestanddeler av kalsiumkarbonat, for eksempel skjell, blir til marmor etter at de er døde og avsatt i tykke lag under havbunnen.

Saltsmelten fungerer som en bærer av kalsium på samme måte som vann kan være en bærer i naturen.

-Det som skiller den naturlige prosessen i vann fra vår metode, er at prosessen i vann går veldig sakte i forhold til i et oppvarmet salt, sier Olsen.

Selve prosessen foregår på følgende måte: CO2 fanges i en lukket prosess der saltet i en saltsmelte ikke forbrukes, men sirkulerer mellom to kamre med forskjellig temperatur. CO2 absorberes først ved 600-800 grader, og frigjøres i et separat kammer ved å øke tempertaturen ytterligere et par-tre hundre grader. Det som helt konkret skjer ved høyere temperatur er at kalsiumkarbonat spaltes til kalsiumoksid og CO2.

Til sammenligning er temperaturen cirka 100 grader i aminprosesser, som i dag er den mest modne teknologien for CO-fangst i stor skala.

Raskere enn førstegenerasjon

Et av målene med forskningen til Olsen og hans kolleger har vært å utvikle en CO2-fangstmetode som er bedre enn den med bruk av aminer. Amin-metoden er den mest tilgjengelige, og regnes som førstegenerasjonsteknologi for CO2-fangst.

– Ulempen med amin-metoden er at energiforbruket er forholdsvis høyt og aminen brukes opp raskt i prosessen, sier Olsen.

Noe som betyr store kostnader. 

Olsen forklarer at fangst av CO2 ved høye temperaturer med kalsiumoksid ikke er nytt i seg selv.  Det nye med deres metode er at prosessen blir gjort i en saltsmelte hvor aktive substanser blir løst opp i en væskefase i stedet for å virke i fast form.

– I vårt tilfelle skjer CO2-fangsten betydelig raskere og uten at hverken saltet eller kalsiumoksid blir brukt opp, sier forskeren.

Kommersialisering

Foruten kostnadene, er en av utfordringene ved bruk av aminer at de kan omdannes til kreftfremkallende nitrosaminer og nitraminer. Pågående forskning blant annet ved CO2 Teknologisenteret ved Mongstad ser derfor på muligheter for å få fram aminteknologier som ikke vil være til skade for mennesker og miljø.

Ifølge Olsen dannes det ingen skadelige forbindelser ved bruk av salt under høye temperaturer, så også i dette henseende har saltsmelte-metoden sine fordeler. 

Prosjektet har nå fått forskningsmidler fra Norges forskningsråd for fire nye år, som skal brukes til å optimalisere metoden videre. 

Blant annet skal forskerne gjennomføre en teknisk-økonomisk analyse knyttet til metoden i 2014. Hvis denne faller positivt ut sammenlignet med alternativ teknologi, ønsker NMBU å starte en prosess mot kommersialisering.

Referanser:

E. Olsen, V. Tomkute,”Carbon Capture in Molten Salts”, Energy Science and Engineering, 1, 3, 144-150. (2013) DOI: 10.1002/ese3.24
V. Tomkute, A. Solheim, E. Olsen, “Investigation of high temperature CO2 capture by CaO in CaCl2 molten salt”, Energy and Fuels (2013), DOI: 27, (9), 2013, 5373–5379.

 

For femten år siden laget jeg mitt aller første intervju som forskningsjournalist. Jeg oppsøkte en lege på Sentralsykehuset i Akershus for å lære mer om diagnoseverktøy på data.

Legen som hadde arbeidet med dette, gjorde meg oppmerksom på en viktig forskjell mellom menneske og datamaskin.

– En lege av kjøtt og blod kan holde oppmerksomheten om maksimalt seks-sju medisinske symptomer på en gang, sa han, fritt etter hukommelsen.

– En datamaskin kan sammenligne millioner av faktorer når den skal stille en diagnose, fortsatte han.

Den gangen, i 1998, var datamaskiner og dataprogrammer langt mer primitive enn i dag. Likevel så denne sykehuslegen begynnelsen til slutten på sitt eget yrke. Eller – gjorde han?

Maskinknuserne

Historien om hvordan maskiner har overtatt for mennesker, startet for alvor rundt midten av 1700-tallet.

I 1763 fant James Watt ut hvordan han kunne gjøre Thomas Newcomens dampmaskin mer effektiv.

Året etter laget den mekaniske rokken spinning jenny det første industrielt framstilte garnet.  Den industrielle revolusjon var i gang.

Maskiner tok over jobben til flere og flere mennesker. Reaksjonene lot vente på seg, men de kom.

På begynnelsen av 1800-tallet gikk luddittene i England løs på de nye maskinene med storslegger.  Maskinknusingen varte noen tiår før samfunnet stilte seg inn på en ny og skjør likevekt med høyere produksjon og mer velstand.

Samling i toppen

Den gangen tok maskinene over de tyngste og mest monotone jobbene. Så klatret maskinene stadig oppover den økonomiske næringspyramiden.

I forrige århundre ble fabrikkarbeiderne erstattet med industriroboter.  Mange biler og andre avanserte industriprodukter blir i dag montert av presise, pneumatiske hender.

Nye opprør av ludditter kom ikke. Hvis de overhodet fantes, ble de bestukket med en eksploderende velstand.

Men ettersom robotene klatrer stadig høyere på næringspyramiden, har vi mennesker måttet flykte foran. Nå klynger vi oss sammen rundt toppen.

Der sitter vi, lett smånervøse, og psyker hverandre opp med honnørtaler om proaktiv, kreativ innovasjon.

Kunnskapssamfunnet, sier vi besvergende, og trekker beina opp under oss mens robotene  kurrer på trinnet nedenfor. Og snart kommer de.

Auto-mobiler, auto-tog

Her er noen yrker som kan komme til å falle i mekaniske hender i løpet av de neste tiårene.

Sjåfører, både til lands, til vanns, og i lufta kan erstattes av langt mer påpasselige autosjåfører, autolokførere, autoskippere og autopiloter.

Utviklingen langs landeveien er i gang, med utvikling av EU-standarder for delvis selvkjørende biler allerede i 2015, og Googlemobiler med robot bak rattet langs landeveiene i Arizona.

Førerløse tog har allerede vislet skinnelangs mange steder, for eksempel i Københavns T-banetunneler.

Auto-piloter

Selvflygende fly finnes allerede. Den amerikanske ubemannede jetjageren X-47B tar av, holder kursen og lander uten hjelp av mennesker.

Teknologien fra eksperimentfly som X-47B vil etter hvert finne veien inn i cockpiten til sivile trafikkfly også.

Mange av dem kan allerede i dag lande automatisk, selv om flygere i praksis oftest tar kontrollen fordi automatikken ennå har sine begrensninger. Men de vil forsvinne.

Ekspertvelde

Sjåføryrket er likevel et stykke fra toppen av næringspyramiden. Mer skremmende, men også løfterikt, er det kanskje at kunstig intelligens kan overta yrker med høyere status.

Om noen tiår kan ekspertsystemer være minst like viktige som mennesker i ledelser av bedrifter og hele samfunn. Skremmende? Kanskje, men er alternativet noe bedre?

De vestlige demokratier styres i dag av demagoger med tidshorisont fram til neste valg. Slagord vinner over fagkunnskap.

Når vi flyr, godtar vi flykapteinens faglige autoritet. Hvis hun forklarer at vi må snu fordi det er en mulighet for feil i en motor, er det ingen motorskeptikere som roper opp om at dette bare er falske alarmer, og at vi dessuten kan fly videre uten motor.

Ordet ekspertvelde har hittil ikke hatt noen god klang. Men selv vårt demokrati er delvis et ekspertvelde, med makt samlet i departementene og i lobbyorganisasjoner med egne eksperter.

Maskinen vet best

Kunstig intelligens vil i årene som kommer fordøye stadig større datastrømmer for å forutsi konsekvensene av de politiske valg vi gjør.

Rikssynsere vil se seg utkonkurrert av samfunnsmodeller, slik bestefars podagra er utkonkurrert av meteorologenes værmodeller.

Så lenge mennesker tas med på råd, og kobles inn i denne beslutningssløyfen, er det liten fare på ferde. Vi bestemmer hva slags samfunn vi vil ha – maskinene viser oss hvordan vi skal lage det.

Skjønt – på et tidspunkt vil vi kanskje også oppleve at maskinene vet bedre enn oss selv hva vi egentlig vil ha.

Hvis vi opplever at maskiner faktisk er mer til å stole på og gjør bedre vurderinger enn mennesker, hva da?

Robotjournalist

En slik utvikling kan også ramme mitt eget yrke. Det er ikke bare leger av kjøtt og blod som maksimalt kan holde seks-sju opplysninger i hodet på en gang. Journalister sliter også med å svømme i en stadig striere informasjonsstrøm.

Datagenererte nyhetsartikler er allerede virkelighet. Datamaskiner kan våke dag og natt, og nylig var en robotjournalist først ute med nyheten om et jordskjelv i Los Angeles, bare sekunder etter at skjelvet var registrert av seismografene.

Flere firmaer arbeider med å utvikle kunstig journalistisk intelligens, og jekke den oppover i det redaksjonelle hierarkiet fra sportsreferater via markedsanalyser til innsiktsfull sammenfatting av store mengder samfunnsdata.

Kristian Hammond fra selskapet Narrative Science forteller om The Quill, et verktøy for datajournalistikk.

Mot slutten for massemediet

I motsetning til en journalist av kjøtt og blod, kan robotjournalisten også spytte ut utallige versjoner av samme artikkel, basert på det samme råstoffet, men skreddersydd smaken til den enkelte mottaker.

Det samme kan de nye digitale redaktørene, som Zite og Flipboard.  Massemediets tidsalder er i ferd med å gå mot slutten.

Hver mann sin sykdom

Det samme er massemedisinens tidsalder. Fram til nå har standardiserte diagnoser i stor grad utløst standardiserte behandlinger og medisinkurer, riktignok modulert av legenes medisinske skjønn og erfaring.

Nå er ny innsikt i ferd med å avsløre slike behandlingsformer som primitive. Ikke to mennesker er like  genetisk.

Det betyr at de reagerer forskjellig på medisiner og annen behandling. Sykdommene utvikler seg også individuelt. Stadig billigere genanalyser gjør det mulig å ta hensyn til disse forskjellene.

Noen sykdommer lever også delvis sitt eget liv. Kreftforskere har for eksempel oppdaget at svulster er forskjellige. Hver svulst er et økosystem av forskjellige kreftceller, som må bekjempes på hver sin måte.

Google Doc

Hadde sykehuslegen jeg intervjuet for femten år siden, fått vite at medisinske systemer skulle løse seg opp i et slikt virvar av individuelle forskjeller, ville han kanskje fått en rynke i pannen.

Men samtidig ville denne utviklingen styrket hans egen analyse av maskinenes fordeler framfor mennesker.

For hva skjer hvis hver enkelt pasient møter legen med fullsekvensert genom, komplett med individuelle reaksjonsmønstre på behandlinger beskrevet i detalj og måneders avlesninger fra et batteri av medisinske sensorer i smartklokker?

Sagt på en annen måte: Hvor lenge er det til Google Docs blir Google Doc?

Personalisert medisin, video med foredrag fra den amerikanske Mayo-klinikken.

Medisinsk industri

Ekspertsystemer i dataskyen vil kunne samle enorme mengder genetiske og andre medisinske data fra millioner på millioner av pasienter, og sammenligne dem slik bare datamaskiner kan klare.

Når mønstergjenkjenning og taktile sensorer også gir ekspertsystemene øyne og hender, kan det hende at rådene vi får fra dataskyen oppleves som bedre enn rådene vi får fra fastlegen.

Også når behandlingen settes i gang, vil teknologien overta. Allerede nå ser vi hvordan medisinske behandlinger og undersøkelser industrialiseres rundt ny teknologi, som organprintere, robotkirurgi og tomografer.

Den medisinske håndverkeren er på vei ut. Inn kommer standardiserte metoder, tilpasset den enkelte.

Robotvenner

Et kaldt mareritt, vil noen innvende. Er vi villige til å legge våre liv i robotarmer? Trenger vi ikke menneskers varme hender?

Nei, kanskje ikke. I Japan daler fødselstallene fordi mennene heller innleder forhold til søte, animerte småpiker på mobilskjermen og dataskjermen.

Robotselen Paro fra det samme landet har også gjort stor lykke som kosedyr for gamle, som savner fysisk nærhet i institusjoner.

Er det egentlig overraskende? Når små barn kan knytte seg så sterkt til ubevegelige, steindøde kosedyr av syntetisk pels, hvorfor skulle ikke gryende maskinbevisstheter, gjerne gitt menneskelig mimikk og gester, kunne vekke våre varmeste følelser?

Flinkere og flinkere

Bør luddittene våkne til kamp igjen? Ender vi opp med å tjene som herrer for de nye herrene, våre mekaniske og elektroniske tjenere?

Jeg tror maskinene vil tvinge oss inn i en identitetskrise. Men jeg tror også vi vil komme styrket ut av denne identitetskrisen.

For mange er det å være flink, og bli verdsatt som flink, en viktig måte å få bekreftet seg selv på.

De vil få det tøft i tida som kommer. Maskinene er flinkere enn oss. De vil klatre etter oss, stadig høyere mot toppen av flinkhetspyramiden, helt dit opp hvor flinkhet er synonymt med å være kreativ og proaktiv.

Rølpete

Hvilken lettelse ville det være å innse at maskinene ikke bare blir flinkere enn oss, men faktisk også befrir oss fra flinkhetens tyranni!

For flinkhet har aldri vært det jeg liker ved andre mennesker, og jeg tror heller ikke at mine virkelige venner er glad i meg for min flinkhet.

Jeg håper maskinene kan hjelpe oss til å bli mer oss selv. Det kan til og med bety å bli mer rølpete og rampete.

Nye trinn på pyramiden

Hvis vi rølper oss ut i uføret, kan de flinke maskinene stå klar til å hente oss inn igjen og rydde opp etter oss.

Men en sjelden, sjelden gang vil skikkelig rølping sende oss hodekulls ut i helt nye landskaper, der verken vi eller flinke maskiner har vært før.

Da vil kanskje til og med framtidas roboter glippe litt med øynene, forvirret over mønstre som ikke passer inn i algoritmene, ute av stand til å vite hva de skal være flinke til.

Og så ser vi hvordan vår felles pyramide kan bygges ut med flere trinn og en enda høyere topp.

God bedring

Der kan det være plass til både sjåfører, politikere og leger. Sjåførene kan leve ut sin kjøreglede, politikerne kan leve ut sine villeste visjoner, og en sjelden gang til og med lære ekspertsystemene en ny lekse.

Og legene? De kan ønske seg selv og alle oss andre god bedring.

Selv den mest livaktige koserobot eller den dyktigste Google Doc vil aldri kunne erstatte gode ønsker fra et levende menneske, slik bamsen Brum-Brum aldri kan erstatte mamma og pappa, eller Facebook erstatte en ekte venn.

Nylig plasserte forskere ni sensorer på Lysefjordbrua i Rogaland. De skal overvåke vind på brostedet og vibrasjoner forårsaket av vind og trafikk på broen.

Registreringene fra sensorene gir et presist bilde av påkjenningene som broen utsettes for.

– Systematiske målinger over flere måneder vil gjøre det mulig å si noe om broens gjenværende levetid, sier lederen av forskningsprosjektet, professor Jasna B. Jakobsen ved Universitetet i Stavanger.

Avanserte vindmålere

Fem av sensorene er avanserte vindmålere som fastslår vindhastighet og -retning med stor nøyaktighet ved hjelp av ultralyd – såkalte ultralydanemometre.

Disse målerne sender ultralydpulser med frekvenser på mer enn 20 kHz, over nivået vi mennesker kan høre, mellom tre par sensorer.

Vindhastigheten slås fast ved å måle tiden lydbølgene bruker fram og tilbake mellom målerne, fordi lyden forplantes som bølger eller vibrasjoner i luften.

Med tre par sensorer kan man måle vinden i tre ulike retninger. Dette gir et komplett bilde av vindens retning og hastighet på et bestemt punkt.

32 per sekund

Anemometrene gjør 32 målinger i sekunder. Dette gir et langt mer nøyaktig bilde av vindforholdene enn man får med mer tradisjonelle målere.

Ultralydanemometre er ikke noe nytt på markedet, de er bare mer kostbare og krevende å bruke. Derfor brukes de helst til spesialundersøkelser av turbulent vind.

Sensorene gir et detaljert bilde av vindforhold langs konstruksjonen og hvordan disse endres med vindretningen.

Dette er viktig, fordi dagens beregningsmodeller som regel forutsetter at forholdene er jevne langs hele brospennet. I realiteten varierer vindstyrken på ulike deler av broen, både i kastene og den såkalte middelvinden – gjennomsnittet over 10 minutter, som danner grunnlaget for kategoriene bris, kuling, storm og orkan.

Trådbrudd i kablene

Målekampanjen som nå pågår i Lysefjorden er et forskningssamarbeid mellom Universitetet i Stavanger, Universitetet i Reykjavik og Statens vegvesen Region vest.

De valgte Lysefjordbroen fordi den er lett å komme til, og fordi den har gitt Vegvesenet en del utfordringer med trådbrudd i hovedkablene.

Broens sikkerhet er ikke truet på kort sikt. Likevel kan målinger av påkjenninger og faktiske vibrasjoner være nyttige også i denne sammenheng.

Flere svar

Store mengder data blir nå kontinuerlig samlet inn på Lysefjordbrua, og i løpet av det neste halvåret skal doktorgradsstudent Etienne Cheynet gjøre flere analyser av dem.

Ved å studere hvordan vinden blåser mot ulike deler av broen på samme tid, kan forskerne forhåpentlig få svar på flere spørsmål:

• Hvor jevne eller ujevne er luftstrømmene mot broen?
• Hvordan påvirker luftstrømning og broen hverandre?
• Hvor store påkjenninger må konstruksjonen tåle og hvor mye varierer spenningene?

Målet er å lage en mer realistisk modell av hva slags vind som faktisk forekommer på stedet. Det er også aktuelt å analysere hvordan vibrasjonene fra biltrafikken spiller inn.

Viktig for lange broer

Gode modeller for å beregne vindens påvirkning er spesielt viktig for prosjektering av lange broer, som for eksempel i det pågående prosjektet om å gjøre E39 fergefri. Vegvesenet bruker universitetsmiljøer for å finne ny kunnskap.

– Vi ser på denne forskningen som viktig. Det er stort behov for å optimalisere løsningene våre for å kunne bygge lengre brospenn, sier Mathias Kjerstad Eidem.

Han leder Fjordkryssingsprosjektet, som skal videreutvikle teknologi for ulike typer broer for å kunne krysse de resterende fjordene langs E39.

Ny kunnskap er ikke minst viktig for økonomien i slike prosjekter. Redusert usikkerhet gir lavere kostnader, for eksempel ved at man kan bygge lettere konstruksjoner eller ha mindre sikkerhetsmarginer.

Måler i løse luften

Overvåking av turbulens og modellering av vindpåkjenninger er også relevant for vindenergi. Derfor har Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (Norcowe) bidratt med tre av sine vindsensorer til dette prosjektet.

I 2014 vil aktiviteten i Lysefjorden bli utvidet med optisk fjernmåling av vindforhold. Der vil Norcowe også bidra med lidar, en nyere instrumenttype for optisk fjernmåling av vind. Dette er sjeldent, om ikke unikt, i brosammenheng.

Lidar er spesielt nyttig i planleggingen av broer, fordi man på forhånd kan måle vindforhold i det tomme luftrommet hvor broen skal bygges. Normalt samler man inn måledata fra en sensor plassert oppe på en av fjordsidene, men der kan vindforholdene være noe annerledes enn ute i fjorden.

Ulike teknikker

Lidar måler som regel fra et fast punkt på bakken eller en bygning, men kan også settes på skip, fly eller andre bevegelige innretninger. De kan ha en rekkevidde på flere kilometer, noe som gjør det mulig å overvåke store luftvolum.

Det betyr at de gir begrenset informasjon om turbulens. Likevel er det interessant for forskere å sammenligne lidar-målinger med målingene fra et begrenset antall punkt langs broen, og se hvordan disse to teknikkene utfyller hverandre.