Professor: Jag har lösningen på växthuseffekten

Ett effektivt och säkert bränsle som kan skydda oss mot en potentiell miljökatastrof.

Låter som rena drömmen, eller hur?

Enorma mängder av växthusgasen metan kan frigöras om medeltemperaturen på jorden fortsätter att stiga.

Samtidigt är den metangas som frigörs redan nu en oerhörd resurs för det vi kallar klimatsmart energi.

För ju mer metangas vi förbränner, desto mindre risk för ett framtida skräckscenario.

När vi använder mer metangas använder vi mindre olja och kol. Därmed minskar vi koldioxidutsläppen och därigenom också sänker medeltemperaturen. Risken för att metan bundet i isbergen och tundran ska löpa amok blir inte lika stor.

Metangas är också idealiskt för det lilla kretsloppet, vare sig det är bostäder eller lantbruk.

Men hur ska det här gå till?

Jag har lösningen.

Men det kräver att vi tänker om och tänker nytt. Funderar i nya banor och verkligen vågar att titta på alternativen. För ärligt talat: vi har snart inget val.

Vi måste använda mer metangas eller uppgraderad biogas.

Det är så vi tar vårt gemensamma ansvar för jorden vi ärvde och luften vi andas. Det är så vi slutar begå rovdrift på vår jord.

En potentiellt stor fiende kan bli vår vän.

Metangasen är en miljöbov som kan bli en miljövän. Bara vi vågar. Bara vi släpper vårt konventionella tänkande och verkligen tar ett nytt grepp på vilket bränsle som ska driva våra bilar eller värma våra hus och lägenheter.

För mig är det ingen tvekan: Vi måste på allvar diskutera hur vi kan förvandla vår miljöpolitik och där är, enligt mitt sätt att se det, metangasen ett viktigt, för att inte säga avgörande, inslag.

Metangasen uppstår runt oss hela tiden. Metangas frigörs ur allt som multnar. Kor, och alla idisslande djur, är “metangasproducenter” när de gör sina behov.

Här runt oss finns den metangas vi kan bränna upp eller uppgradera till biogas.

För ju mer metangas vi använder desto mindre av de fossila bränslena olja eller bensin använder vi. Ju mer metangas vi förbränner desto mindre koldioxidutsläpp.

Mindre koldioxidutsläpp minskar växthuseffekten och gör att jordens medeltemperatur inte ökar. För det är en kraftig temperaturhöjning som gör att de enorma mängderna metan som ligger bundna i isarna i Arktis eller den gigantiska sibiriska tundran riskerar att frigöras.

Jag är pensionerad rymdforskare, professor emeritus i nano- och mikroteknik, uppfinnare och i sanning en miljövän.

Det är därför jag ställt mig själv de tuffa frågorna. Jag har, med min erfarenhet och mitt ständiga sökande på nya lösningar, hittat en avfart från den stora vägen, som ibland är så enkelriktad med bara koldioxiden i sikte, som vi måste prova.

Vi måste. Vi är tvungna. Det är ju en fråga om liv och död. Inte för oss nu levande, men för de barn vi satt till världen. För barnbarnen och deras barn.

Det är därför jag vill tala om metan. (Det är därför jag vill tala om min uppfinning makrosfären, som, enkelt uttryckt, är en boll med ett mikromekaniskt chip som fungerar som en bränsletank i miniformat.)

I den allmänna debatten framhålls ofta vikten av att minska utsläppen av koldioxid av miljöskäl och det är bra eftersom en minskning av koldioxidhalten i atmosfären är en högst angelägen fråga.

Men metan glöms ofta bort. Metan är en mycket mer potent växthusgas som definitivt påskyndar den globala uppvärmningen om koncentrationen blir för hög i atmosfären.

Som sagt, mycket stora mängder metan finns bundet i kalla hav eller i frusna landområden, till exempel den sibiriska tundran.

Att sådana stora bundna mängder metan har frisläppts i atmosfären är en förklaringsmodell till de hastiga globala uppvärmningarna, som skett tidigare i jordens historia, långt innan mänsklig påverkan förekommit.

Ett exempel är uppvärmningen som inträffade för cirka 55 miljoner år sedan och som blev slutet på den geologiska epoken Paleocen.

Idag upplever vi en global uppvärmning, som till stor del härrör från mänskliga aktiviteter. En uppvärmning som i värsta fall kan utlösa ett lavinartat och okontrollerat utsläpp av bundet metan med en katastrofal uppvärmning som följd.

Därför bör samhället i högsta grad anstränga sig för att inte bara minimera koldioxidutsläppen utan även metanutsläppen.

De dominerande källorna för metan, som vi kan kontrollera, är naturgas från oljefyndigheter, gasfält i marken eller under havsbotten.

Gasen kommer också från uppsamlingsanläggningar som tar hand om den biogas som bildas vid nedbrytningen av de organiska restprodukter som alla levande växter och djur, inklusive människor, oundvikligen producerar och som kan samlas upp till avfallsdeponier eller reningsverk.

Den oundvikliga produktionen av metan medför att gasen bör tas om hand för att inte hamna i atmosfären, även om den inte är den optimala energibäraren.

I den mån erforderlig energi för en given applikation kan distribueras över elnätet, så är det givetvis det optimala, både av effektivitetsskäl och miljöskäl.

Det finns dock ett inbyggt problem med elproduktion från förnyelsebara källor, som vind eller vågor, och det är att produktionen är ojämn och att el inte kan lagras.

Detta medför att det borde finnas ett mellanlager för temporär överskottsenergi.

Vätgas är den optimala energibäraren för applikationer, som av praktiska skäl inte kan anslutas till elnätet. Exempel på sådana mobila applikationer är bussar, jordbruksmaskiner, båtar eller personbilar med ett behov av en lång körsträcka.

Men alldeles oavsett om vätgas används eller inte, så bör all tillgänglig metan användas.

Den metod som i huvudsak används i dag för gasdrivna fordon är att lagra gasen under högt tryck i stora lättviktstankar.

Nackdelarna med en stor trycktank är att den är skrymmande, vilket medför att den tar stor plats i en personbil. Det finns också betydande säkerhetsrisker vid ett tankhaveri.

Dessutom måste tanken fyllas på plats, vilket tar tid, det vill säga samma problem som uppkommer vid laddning av eldrivna fordon.

Mitt förslag är att lagra gasen i hundratals, till och med tusentals, små autonoma sfäriska tankar, alltså makrosfärer. (texten i inledningen)

Varje liten makrosfär har sitt egna kompletta interna gashanteringssystem. Det innebär att inga högtrycksanslutningar behöver göras vid användningen och användaren behöver aldrig konfronteras med det inre höga trycket i varje makrosfär.

Vid transport kan makrosfärerna lätt fraktas i en öppen låda till förbrukningsplatsen, hällas i arbetstanken och genom en liten tryckstegring tömmas på gasen.

Tomma makrosfärer kan lätt återfyllas och återanvändas.

Det mest praktiska och energieffektiva sättet att fylla makrosfärerna är med flytande metan vid låg temperatur för att sedan släppa upp dessa till rumstemperatur.

Dessa innehåller då samma mängd gas som om gasen fortfarande vore lagrad i form av en vätska.

Den lilla storleken på varje makrosfär och det stora antalet ger även god säkerhetsmarginal mot allvarliga haverier. Även om ett fåtal bollar krossas vid en olycka, så innebär det inte något större utsläpp.

Att använda metan som ett alternativ till fossila bränslen eller etanol har många fördelar, förutom att förbränning av den naturligt producerade metangasen ger betydande miljöfördelar.

Metan är också kraftfullare som energibärare. Här mäter vi i något som kallas gravimetrisk effekttäthet. Metan ger 15,4 kilowattimmar per kilo. Diesel ger 13,7 kilowattimmar, bensin ger 12,2 kWh per kilo och kol eller koks 7,9 kilowattimmar per kilo.

När man bränner upp ett kilo olja eller bensin frigörs cirka tolv kilowattimmar energi samtidigt som det leder till ett utsläpp av drygt tre kilo av växthusgasen koldioxid.

Bränner man upp ett kilo metan frigörs cirka 14 kilowattimmar energi, utsläppet av koldioxid blir cirka 2.75 kilo.

Kol och koks ger högst nio kilowattimmar till priset av ett utsläpp av 3.7 kilo koldioxid.

Makrosfärerna har en intressant egenskap, som är av stort värde för användaren och det är att man, genom att detaljstudera det gemensamma arbetstrycket ut från ett större antal bollar, kan avgöra hur mycket gas som finns kvar totalt och därmed när det är dags att tanka.

Detta är en stor skillnad jämfört med batterier där det är mycket svårt att avgöra återstående energimängd under pågående urladdning.

Varje makrosfär har ett mikromekaniskt chip monterat på insidan som reglerar gasflödet in och ut ur detsamma.

Chipet tillverkas med likartade metoder som används vid tillverkningen av elektroniska mikrochip, vilket ger ett lågt pris vid storskalig tillverkning.

Makrosfärens hölje består av ett sfäriskt inre diffusiontätt skal som är pålindat med höghållfast kolfiber samt ett yttre mjukt skyddshölje.

Storleken kan varieras: antingen produceras den i en storlek av en pingisboll upp till en tennisboll. Storleken avgörs av hur och var den ska användas.

Det som styr gasflödet in och ut från bollarna är relationen mellan yttre och inre tryck, tillsammans med det omgivande atmosfärstrycket.

När bollarna utsätts för ett högre yttre gastryck än det interna trycket öppnas en ventil som tillåter fritt inflöde av gas in i bollen. Detta medför en snabb fyllning eller återladdning av densamma.

När bollen avlägsnas från fyllnadsstationen och exponeras för normalt atmosfärstryck stänger ventilen och bollen blir tät.

Den nu laddade bollen kan transporteras som vilken lättviktsprodukt som helst, i lådor eller till och med i papperspåsar. När gasen skall användas placeras hundratals eller tusentals makrosfärer i arbetstanken i ett system som påminner om rörpost.

Sluss-systemet består av ett antal ventiler som styr strömmen av makrosfärer till en önskad plats i arbetstanken.

För en snabb och ordnad fyllning och tappning av arbetstanken kan denna ha formen av ett eller fler parallella rör i slingor.

När trycket i den med makrosfärer fyllda behållaren är något över omgivningstrycket, öppnar en annan ventil i varje boll och gasen tillåts sippra ut i långsam takt, bara något snabbare än den förmodade förbrukningstakten.

När trycket i den gemensamma behållaren når en förutbestämd nivå stänger en liten tryckregulator i varje boll utflödet av gas.

Med andra ord, bollarna släpper endast ifrån sig gas i ett litet tryckintervall utan behov av någon annan yttre stimulisignal än den initiala lilla tryckhöjningen, som sker i samband med att bollarna byts ut i tankrören via ett rörpostliknande system.

Inga fysiska anslutningar, elektriska styrsignaler eller energikrävande temperaturhöjningar krävs för att använda systemet.

Genom att använda de tre huvudkomponenterna i den närproducerande biogasanläggningen på ett optimalt sätt, med flera slutna slingor kan en betydande förbättring av den övergripande systemverkningsgraden göras , vilket i sin tur minimerar resursförbrukning i form av transporter och klimatpåverkan.

Det vill säga en sorts ekologisk energiproduktion.

Metangasen används som energibärare för uppvärmning, elproduktion eller kanske främst som fordonsbränsle.

Den utskilda koldioxiden kan med fördel användas för att öka utbytet från växthus eller brytas ned till vatten och koloxid, som är ett eftertraktat kemiskt utgångsmaterial, för tillverkning av plaster eller kolfiber.

Slutligen kan den fasta restprodukten från rötningsprocessen användas som ett utmärkt jordförbättringsmedel eller gödningsmedel på åkermark eller i trädgårdsodlingar.

I den mån den lokalt producerade biogasen behövs för till exempel uppvärmning av bostäder är det naturligtvis enklast att bränna en något renad gas direkt på plats, men överskottet kan lämpligen uppgraderas till mer eller mindre ren metan, som i sin tur kan användas till fordonsbränsle.

Om kryogen rening används i slutsteget öppnar sig en mycket spännande möjlighet för enkel lagring och transport till slutkonsumenten genom att använda makrosfärer som fylls med flytande metan, makrosfärerna släpps sedan upp till rumstemperatur, vilket resulterar i ett inre övertryck på 600-620 bar utan något behov av en högtryckskompressor.

Den potentiella samhällsnyttan blir minst sagt enorm när gas, packad i makrosfärer kan ersätta fossila bränslen, som energibärare i många mobila applikationer, inte minst fordonsindustrin.

En bil tankad med makrosfärer kommer att få tre till tre och ett halvt gånger längre körsträcka jämfört med dagens biogasfordon med en standard 200 bar trycktank med samma gasvolym.

I jämförelse med en bensindriven bil får en gasbil utrustad med makrosfärsystemet en jämförbar om inte längre körsträcka.

Eftersom makrosfärerna kan ”tankas” i rörslingor erbjuds dessutom nya möjligheter för tankens förvaring, vilket i sin tur sannolikt innebär att en större tank kan användas vilket skulle ge längre körsträcka.

Energiinnehållet för metan är högre än för bensin per kilo. Eftersom systemet bygger på att bollarna återanvänds hundratals gånger utan användning av ersättningsmaterial kommer lagringsmetoden på sikt att bli billig, då inga sällsynta eller dyrbara material ingår i konstruktionen.

Anläggningarna för storskalig tillverkning av makrosfärerna kan lämpligen förläggas på en plats nära en gasproduktionsanläggning. Det ställs inga speciella krav på omgivande infrastruktur, tillverkningen kan i princip ske var som helst.

Växthuseffekten är ett faktum och vi är lika rädda som skuldmedvetna. För det är ju vi människor, hävdar många forskare, som ställt till det.

Men det är också vi som kan rätta till det. Eller åtminstone se till att framtida generationer fortfarande kan kalla vår planet änglamarken eller himlajorden.

Fast, enligt mig, på ett annat sätt än alla sätt än klimatmöten, miljöfundamentalister eller lika prestigefyllda som halsstarriga politiker kommer fram till.

Det glömda miljöhotet kan nämligen bli vår räddning.

Det glömda och det gömda.

Jag tänker fortsätta tala om metangas som en lika effektiv som miljömässigt viktig energibärare. Fundera på det, du också. Det är alldeles för viktigt, mänskligt, miljömässigt och ekonomiskt, för att låta bli.

Följ med på resan som gör att vi ger oss och jorden en chans.

Lars Stenmark

---

Vill du ha tips om hur du kan bidra för en bättre miljö? Läs det här.