CO2 を固体炭素に変換する SkyNano スタートアップ: パート 1

多くの温室効果ガス (GHG) 排出量は、2050 年までに依然として発生します。一部の見積もりでは、10 ～ 15 億トン/年です。 世界が 2050 年までに正味ゼロを達成するためには、この「残りの」GHG を何らかの方法で処分する必要があります。その方法の XNUMX つである炭素回収・地下貯留 (CCUS) は、石油とガスによって実施されているため、最も研究されてきました。何十年もの間、企業は存在しますが、 深刻な制限。

しかし、ブロックに新しい子供がいます。 あ SkyNanoという会社、2017年に開始され、電気化学プロセスを使用 CO2を固体カーボンナノチューブに変換する 従来のナノチューブ製造で使用される熱化学プロセスとは異なります。 一酸化炭素、多環芳香族炭化水素 (PAH)、揮発性有機化合物 (VOVO
Cs) 他の方法から。

カーボンナノチューブは、ナノメートル単位のサイズの炭素の中空チューブです。 これらの固体炭素は頑丈で、車両の装甲に使用されます。 それらは電流を運ぶことができ、伝送ケーブルで使用されます。 それらは柔軟で、織物に使用されます。

このプロセスは、セメント工場や鉄鋼工場から排出される CO2 の流れを変換するためにも使用できるため、削減が困難な排出を除去する大きな可能性を秘めています。

SkyNano の CEO は、SkyNano の CTO である Cary Pint 教授とヴァンダービルト大学で博士号を取得していた 2017 年に会社を共同設立した Anna Douglas です。 アンナは 2014 年に数学と化学の学位を取得してリー大学を卒業し、2019 年にバンダービルト大学で学際的材料科学の博士号を取得しました。 SkyNano の技術に関連する彼女の研究は、2019 年の Forbes 30 under 30 賞、2020 年の R&D100 賞、2021 年の TechConnect イノベーション賞、2022 年のテネシー州知事環境スチュワードシップ賞など、多くの査読付き科学出版物で注目されています。

以下は、炭素回収、地下注入、貯留 (CCUS) との比較を含む、新興企業の新しい技術と資金調達に焦点を当てたアンナとのインタビューのパート 1 です。

パート 2 はまもなく続き、市場と気候ソリューションを対象としています。

1. スカイナノ社設立の経緯を教えてください。

大学生の頃、オハイオ州クリーブランドにある NASA Glenn Research Center で夏のインターンシップに参加し、ナノテクノロジーと材料科学に完全に夢中になりました。 私は材料科学の博士号を取得するためにヴァンダービルト大学に行き、研究テーマとしてエネルギー貯蔵用のナノ材料に取り組み始めました。これは、エネルギー貯蔵が持続可能なエネルギー インフラストラクチャの最も重要なボトルネックであると強く感じていたからです。 電池を研究しているときに、電池を構成する多くの材料を合成および採掘する方法は、実際にはあまり持続可能ではなく、「クリーンな」技術としての電池の使用を弱体化させる可能性さえあることに気付きました.

博士課程の指導教官と私は、バッテリー化学で無数の用途がある炭素構造を作る他の方法を調べ始め、1900 年代初頭から CO2 を固体炭素に変換するために研究されていた電気化学プロセスを発見しましたが、高い選択性はありませんでした。特定の炭素構造用。 ナノマテリアル合成のバックグラウンドからこのトピックにアプローチすれば、技術を市場に投入するために必要な選択性を改善できるかもしれないと考えました。 その後すぐに、エネルギー省のイノベーション クロスロード プログラムから最初の資金を得ました。これは研究所に組み込まれた起業家プログラムであり、残りは歴史です。

2. SkyNano の基本的な基盤技術は何ですか?

SkyNano の基礎となる技術は、世界中の学術研究所で 1900 年代初頭から研究されてきた化学プロセスに基づいています。 本質的に、それは酸化物分子を介した CO2 の化学吸収に基づいて炭酸塩を形成し、次にその炭酸塩分子を電気化学的に分解して元の酸化物に戻します。 ここでの正味の反応は、単純に CO2 → C(固体) + O2(ガス) です。 ガス状二酸化炭素から固体炭素を生成する単純な 4 電子プロセスであるため、このプロセスの意味は深遠です。

CO2 は非常に安定しており、これが大気中で問題になっている理由の 2 つですが、CO2 を固体炭素の形に戻すと、これも非常に安定し、永続的な炭素貯蔵に役立ちます。 多くの CO2 変換技術は、ライフサイクルで COXNUMX を再放出する最終製品を生成するため、これは重要な違いです。 これらはせいぜいカーボン ニュートラルですが、長期の永続的な保管には対応していません。 当社のプロセスのような固体製品は、炭素変換 (COXNUMX から経済的な製品を作る) と隔離 (長期貯蔵) の両方の長所を備えています。

3. SkyNano の会社はどのように資金を調達していますか? 関与している利害関係者は誰ですか? 資金調達の目標は何ですか?

2022 年 8.5 月の時点で、SkyNano はさまざまな連邦、州、および商業的な資金源から非希薄化なしの資金で約 XNUMX 万ドルを調達しています。 私たちの主要な連邦支援者は、米国エネルギー省、国立科学財団、および米国国防総省です。 SkyNano の技術は、脱炭素化の取り組みを通じて、または国家安全保障の重要な材料として特定されている特定の材料を通じて、ほぼすべての連邦機関の戦略目標に触れています。 その趣旨で、排出源、脱炭素化を懸念する政策立案者、炭素除去クレジットの顧客、当社が生産する材料の顧客など、さまざまな利害関係者が関与しています。

創業以来、私たちは CO2 から製造する材料の顧客に焦点を当ててきました。 固体炭素添加剤材料には幅広い構造があり、低価格の高度な炭素材料を通じて新しい市場を創出するとともに、今日の既存の市場ニーズの多くに対応することができます。 私たちの資金調達の目標は、引き続きお客様のニーズを満たすことに重点を置いており、そのため、R&D 助成金とお客様との有料パイロットの両方から調達されるプロジェクトベースの資金調達が中心となっています。

4. 空気から直接 CO2 を取得します。 それはあまり効率的ではありません。 セメント工場や鉄鋼工場、その他の削減が難しい部門からの濃縮 CO2 の流れからもそれを得ることができますか?

そのとおりです。 大気中の CO2 を取り除くのはあまり効率的ではありません。 私たちの技術は確かに できる このような直接的な空気回収プロセスとして機能しますが、少なくとも 1% CO2 の入力ストリームを使用すると、はるかに効率的になります。 これらは、セメントや鉄鋼から化学薬品、エネルギー生産まで、さまざまな産業で見られる廃棄物の流れです。 現在、米国最大の公益事業であるテネシー バレー オーソリティーと協力して、複合サイクル天然ガス発電所からの煙道ガスを使用して固体炭素製品を製造できることを実証しています。

炭素排出チェーン全体にさまざまな利害関係者がいます。 一方の端には、濃縮された CO2 ストリームを生成するための直接空気回収に非常に適した技術がいくつかあります。 もう一方の端には、高純度の CO2 (>90%) を処理できる多くの技術があります。 事前濃縮なしで 1 ～ 80% の CO2 を処理できる技術ははるかに少なく、今日の CO2 排出量の大部分はここから発生しています。 SkyNano の技術は、点源の排出量に直接結合し、今日の生活の質のために私たち全員が依存している削減が困難なセクターの一部を脱炭素化するのに非常にうまく機能します。

5. 石油が反対側で生産されない限り、おそらく炭素税が必要となる二酸化炭素の回収と地下への注入と貯留（CCUS）と比較して、あなたのプロセスはどれくらい費用がかかりますか.

CCUS に挑戦している経済学は、主に、炭素税の可能性以外に経済的なアップサイドがないことです。したがって、全体的な行使は企業にとって純損失です。 大企業は、その技術の成熟度と迅速な脱炭素化を望んでいるため、現在もまだ CCUS を検討していますが、税ベースのインセンティブがあっても、すべてのケースで全体的な純損失です.

SkyNano のプロセスは、CO2、固体炭素、および税制上の優遇措置から得られる製品の価値に基づいて経済的に実行可能であり、単なるおまけです。 実際、現在の第 45 四半期の税制下では、税制優遇措置による潜在的な収益は、当社の炭素製品による収益と比較してごくわずかです。

コストに関して言えば、CCUS のいくつかの課題は、許可、規制上のハードル、およびテクノロジの利点を評価するときに必ずしも明白ではないその他のコストです。 SkyNano の場合、コストは主にプロセスを駆動するために必要な電気エネルギーから得られます。グリッドへのより多くの再生可能エネルギーの導入により、エネルギー価格が低下すると予測されることから、時間の経過とともに利益が得られると期待しています。

いくつかのQ&Aについては、 CO2 を固体炭素に変換する SkyNano スタートアップ: パート 2 – 市場と気候ソリューション。