SkyNano Startup Para I-convert ang CO2 sa Solid Carbon: Part 1

Maraming mga greenhouse gas (GHG) emissions ang bubuo pa rin sa 2050 – ang ilang mga pagtatantya ay 10-15 Billion tonelada/taon. Ang "tirang" GHG na ito ay kailangang itapon sa ilang paraan kung nais ng mundo na makamit ang net-zero sa 2050. Isang paraan, ang carbon capture at underground storage (CCUS) ang pinakamaraming pinag-aralan dahil ipinatupad ito ng langis at gas mga kumpanya sa loob ng ilang dekada, bagama't mayroon malubhang limitasyon.

Ngunit may isang bagong bata sa block. A kumpanyang tinatawag na SkyNano, na nagsimula noong 2017, ay gumagamit ng prosesong electrochemical upang i-convert ang CO2 sa solid carbon nanotubes sa halip na isang prosesong thermochemical na ginagamit sa maginoo na produksyon ng nanotube. Ang tanging byproduct ay oxygen sa kaibahan ng carbon monoxide, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), at volatile organic compounds (VOVO
Cs) mula sa iba pang mga pamamaraan.

Ang carbon nanotubes ay mga guwang na tubo ng carbon na may sukat sa nanometer. Ang mga solid carbon na ito ay matigas, at ginagamit sa armor para sa mga sasakyan. Maaari silang magdala ng mga electric current, at ginagamit sa mga transmission cable. Ang mga ito ay nababaluktot, at ginagamit sa hinabing tela.

Dahil ang proseso ay maaari ding gamitin upang i-convert ang mga daloy ng CO2 na ibinubuga mula sa semento at mga pabrika ng paggawa ng bakal, ito ay may malaking pangako para sa pag-alis ng mga hard-to-abate emissions.

Ang CEO ng SkyNano ay si Anna Douglas na co-founder ng kumpanya noong 2017 sa panahon ng kanyang PhD sa Vanderbilt kasama si Prof. Cary Pint, ang CTO ng SkyNano. Nagtapos si Anna sa Lee University na may degree sa Mathematics and Chemistry noong 2014, at nakatapos ng PhD mula sa Vanderbilt noong 2019 sa Interdisciplinary Materials Science. Ang kanyang trabaho na nauugnay sa teknolohiya ng SkyNano ay na-highlight sa maraming peer-reviewed scientific publication, isang 2019 Forbes 30 under 30 award, isang 2020 R&D100 Award, isang 2021 TechConnect Innovation Award, at isang 2022 Governor's Environmental Stewardship Award mula sa State of Tennessee.

Nasa ibaba ang Part 1 ng isang panayam kay Anna na nakatutok sa bagong teknolohiya at pagpopondo ng startup company, kabilang ang paghahambing sa carbon capture, injection underground and storage (CCUS).

Susunod ang Bahagi 2 sa ilang sandali at nakatutok sa mga merkado at solusyon sa klima.

1. Ano ang background na kwento ng pagbuo ng kumpanya ng SkyNano?

Habang ako ay isang undergraduate na mag-aaral, nag-internship ako sa tag-init sa NASA Glenn Research Center sa Cleveland, OH at lubos na umibig sa nanotechnology at mga materyales sa agham. Nagpunta ako sa Vanderbilt upang ituloy ang isang PhD sa agham ng mga materyales at nagsimulang magtrabaho sa mga nanomaterial para sa pag-iimbak ng enerhiya bilang isang paksa ng pananaliksik, dahil malakas ang pakiramdam ko na ang pag-iimbak ng enerhiya ay (at ito) ang pinakamahalagang bottleneck sa isang napapanatiling imprastraktura ng enerhiya. Habang nag-aaral ako ng mga baterya, napagtanto ko na ang paraan ng pag-synthesize namin at pagmimina ng maraming materyales na bumubuo sa mga baterya ay hindi talaga napapanatiling, at maaari pa ngang masira ang paggamit ng mga baterya bilang isang "malinis" na teknolohiya.

Ang aking PhD advisor at ako ay nagsimulang maghanap ng iba pang mga paraan upang gumawa ng mga istruktura ng carbon, na may napakaraming gamit sa mga kemikal ng baterya, at natuklasan ang isang proseso ng electrochemical na pinag-aralan mula noong unang bahagi ng 1900s upang i-convert ang CO2 sa solidong carbon, ngunit walang mataas na selectivity para sa mga tiyak na istruktura ng carbon. Naisip namin kung nilapitan namin ang paksang ito mula sa background ng nanomaterials synthesis, maaari naming pagbutihin ang selectivity na kinakailangan upang dalhin ang teknolohiya sa marketplace. Di-nagtagal pagkatapos nito, nakuha namin ang aming unang piraso ng pagpopondo mula sa programa ng Innovation Crossroads ng Department of Energy, isang programang pangnegosyo na naka-embed sa lab, at ang natitira ay kasaysayan.

2. Ano ang pangunahing teknolohiya ng SkyNano?

Ang pinagbabatayan na teknolohiya ng SkyNano ay batay sa isang kemikal na proseso na pinag-aralan mula noong unang bahagi ng 1900s sa mga akademikong lab sa buong mundo. Sa esensya, ito ay batay sa kemikal na pagsipsip ng CO2 sa pamamagitan ng mga molekula ng oxide upang bumuo ng isang carbonate, pagkatapos ay ang electrochemical decomposition ng carbonate na molekula na iyon pabalik sa orihinal nitong oxide. Ang netong reaksyon dito ay CO2 à C(solid) + O2(gas). Ang mga implikasyon ng prosesong ito ay malalim, dahil ito ay isang simpleng proseso ng 4-electron upang makabuo ng solid carbon mula sa gaseous carbon dioxide.

Ang CO2 ay lubhang matatag, na bahagi kung bakit ito naging problema sa ating kapaligiran, ngunit kapag ibinalik natin ito sa solidong anyo ng carbon, iyon din ay lubhang matatag, at nagpapahiram sa permanenteng imbakan ng carbon. Ito ay isang mahalagang pagkakaiba, dahil maraming mga teknolohiya sa pagbabago ng CO2 ang gumagawa ng mga end-product na muling maglalabas ng CO2 sa kanilang ikot ng buhay. Ang mga ito ay ang pinakamahusay na carbon neutral, ngunit hindi nagbibigay ng pangmatagalang permanenteng imbakan. Ang mga solidong produkto tulad ng aming proseso ay nagpapakita ng pinakamahusay sa parehong mundo: carbon transformation (paggawa ng isang matipid na produkto mula sa CO2) at sequestration (pangmatagalang imbakan).

3. Paano pinondohan ang kumpanya ng SkyNano? Sino ang mga engaged stakeholders? Ano ang iyong mga layunin sa pagpopondo?

Noong Agosto 2022, ang SkyNano ay nakalikom ng ~$8.5M (milyon) sa non-dilutive na pagpopondo mula sa iba't ibang pederal, estado, at komersyal na mapagkukunan. Ang aming pangunahing pederal na tagasuporta ay ang US Department of Energy, ang National Science Foundation, at ang US Department of Defense. Ang teknolohiya ng SkyNano ay nakakaapekto sa mga madiskarteng layunin ng halos bawat pederal na ahensya, alinman sa pamamagitan ng aming mga pagsisikap sa decarbonization, o sa pamamagitan ng mga partikular na materyales na aming ginagawa, na natukoy bilang kritikal na materyal ng pambansang seguridad. Sa ganoong epekto, mayroon kaming isang hanay ng mga nakikipag-ugnayan na stakeholder, kabilang ang mga pinagmumulan ng emissions, mga gumagawa ng patakaran na nag-aalala tungkol sa decarbonization, mga customer ng mga kredito sa pag-alis ng carbon, at mga customer ng mga materyales na ginawa namin.

Mula noong kami ay nagsimula, kami ay laser-focused sa mga customer ng mga materyales na ginawa namin mula sa CO2. Ang mga solidong carbon additive na materyales ay may malawak na hanay ng mga istruktura, at natutugunan namin ang marami sa mga kasalukuyang pangangailangan sa marketplace kasama ng paglikha ng mga bagong merkado sa pamamagitan ng mas murang mga advanced na materyales sa carbon. Ang aming mga layunin sa pagpopondo ay nananatiling nakatuon sa pagtugon sa mga pangangailangan ng customer, at sa kadahilanang iyon ay nakasentro sa pagpopondo na nakabatay sa proyekto na mula sa mga R&D grant at binabayarang piloto kasama ng mga customer.

4. Nakukuha mo ang iyong CO2 sa pamamagitan ng direktang pagkuha mula sa hangin. Iyan ay hindi masyadong mahusay, tama. Makukuha mo rin ba ito sa mga stream ng concentrated CO2 mula sa mga pabrika ng semento at bakal at iba pang sektor na mahirap alisin?

Tama iyan. Ito ay hindi masyadong mahusay upang hilahin ang CO2 mula sa atmospera. Ang aming teknolohiya ay tiyak maaari gumana bilang isang direktang proseso ng pagkuha ng hangin, ngunit mas mahusay ito kapag nagtatrabaho kami sa mga input stream na hindi bababa sa 1% CO2. Ito ang mga dumi ng basura na matatagpuan sa mga industriya mula sa semento at bakal, hanggang sa mga kemikal, at produksyon ng enerhiya. Kasalukuyan kaming may patuloy na pakikipagtulungan sa Tennessee Valley Authority, ang pinakamalaking pampublikong utility ng ating bansa, upang ipakita na ang flue gas mula sa pinagsamang cycle na natural gas power plant ay maaaring gamitin upang makagawa ng mga solidong produkto ng carbon.

Mayroong isang hanay ng mga stakeholder sa buong carbon emissions chain. Sa isang dulo ay ang ilang mga teknolohiya ay napaka-angkop para sa direktang air capture upang makabuo ng isang puro CO2 stream. Sa kabilang dulo ay maraming mga teknolohiya na may kakayahang magproseso ng mataas na kadalisayan ng CO2 (>90%). Mayroong mas kaunting mga teknolohiya na maaaring gumana sa 1-80% CO2 nang walang pre-concentration, at dito nanggagaling ang karamihan sa ating mga CO2 emissions ngayon. Ang teknolohiya ng SkyNano ay talagang mahusay na gumagana upang direktang magkabit sa mga pinagmumulan ng emisyon at i-decarbonize ang ilan sa mga mahirap-huwag na sektor na lahat tayo ay umaasa para sa kalidad ng buhay ngayon.

5. Gaano kamahal ang iyong proseso kumpara sa carbon capture at underground injection at storage ng CO2 (CCUS) na malamang na mangangailangan ng carbon tax maliban kung ang langis ay ginawa sa kabilang dulo.

Ang economics na humahamon sa CCUS ay pangunahin na walang economic upside sa labas ng posibleng carbon tax, kaya ang kabuuang ehersisyo ay isang netong pagkawala para sa mga kumpanya. Isinasaalang-alang pa rin ng malalaking kumpanya ang CCUS sa ngayon dahil sa kapanahunan ng teknolohiyang iyon at sa kanilang pagnanais na mabilis na mag-decarbonize, ngunit ito ay isang kabuuang netong pagkawala sa bawat kaso, kahit na may mga insentibong nakabatay sa buwis.

Ang proseso ng SkyNano ay matipid batay sa halaga ng aming output na produkto mula sa CO2, solid carbon, at mga insentibo sa buwis ay magiging isang bonus lang. Sa katunayan, sa ilalim ng kasalukuyang 45Q na istraktura ng buwis, ang potensyal na kita mula sa mga insentibo sa buwis ay bale-wala kumpara sa kita mula sa aming produktong carbon.

Pagdating sa mga gastos, ang ilan sa mga hamon sa CCUS ay pinahihintulutan, mga hadlang sa regulasyon, at iba pang mga gastos na hindi palaging halata kapag sinusuri ang teknolohiya sa mga merito nito. Para sa SkyNano, ang aming mga gastos ay pangunahing nagmula sa elektrikal na enerhiya na kinakailangan para himukin ang aming proseso, at inaasahan naming makikinabang sa paglipas ng panahon mula sa inaasahang pagbaba sa pagpepresyo ng enerhiya sa pagsisimula ng mas maraming renewable sa aming grid.

Para sa ilang higit pang Q&A tingnan SkyNano Startup Para I-convert ang CO2 sa Solid Carbon: Part 2 – Mga Merkado At Isang Solusyon sa Klima.