SkyNano Startup เพื่อแปลง CO2 เป็น Solid Carbon: ตอนที่ 1

การปล่อยก๊าซเรือนกระจก (GHG) จำนวนมากจะยังคงเกิดขึ้นภายในปี 2050 - ประมาณการบางส่วนอยู่ที่ 10-15 พันล้านตัน/ปี GHG “ที่เหลือ” นี้จะต้องถูกกำจัดในทางใดทางหนึ่งหากโลกต้องการให้เป็นศูนย์สุทธิภายในปี 2050 มีการศึกษาวิธีหนึ่งคือการดักจับคาร์บอนและการจัดเก็บใต้ดิน (CCUS) มากที่สุดเพราะมีการใช้น้ำมันและก๊าซ บริษัทมานานหลายทศวรรษ แม้ว่าจะมี ข้อจำกัดที่ร้ายแรง

แต่มีเด็กใหม่ในบล็อก อา บริษัทที่ชื่อว่า SkyNanoเริ่มต้นในปี 2017 ใช้กระบวนการไฟฟ้าเคมี เพื่อแปลง CO2 เป็นท่อนาโนคาร์บอนที่เป็นของแข็ง มากกว่ากระบวนการทางความร้อนเคมีที่ใช้ในการผลิตท่อนาโนแบบทั่วไป ผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวคือออกซิเจนซึ่งตรงกันข้ามกับคาร์บอนมอนอกไซด์ โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOVO
Cs) จากวิธีอื่น

ท่อนาโนคาร์บอนเป็นท่อคาร์บอนกลวงที่มีขนาดเป็นนาโนเมตร คาร์บอนที่เป็นของแข็งเหล่านี้มีความเหนียวและใช้เป็นเกราะสำหรับยานพาหนะ พวกเขาสามารถนำกระแสไฟฟ้าและใช้ในสายส่ง มีความยืดหยุ่นและใช้ในผ้าทอ

เนื่องจากกระบวนการนี้ยังสามารถใช้เพื่อแปลงกระแสของ CO2 ที่ปล่อยออกมาจากโรงงานปูนซีเมนต์และโรงงานผลิตเหล็ก ถือเป็นคำมั่นสัญญาที่ยิ่งใหญ่ในการกำจัดการปล่อยมลพิษที่ยากต่อการลด

ซีอีโอของ SkyNano คือ Anna Douglas ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทในปี 2017 ระหว่างปริญญาเอกของเธอที่ Vanderbilt กับ Prof. Cary Pint ซึ่งเป็น CTO ของ SkyNano Anna สำเร็จการศึกษาจาก Lee University ด้วยปริญญาด้านคณิตศาสตร์และเคมีในปี 2014 และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกจาก Vanderbilt ในปี 2019 สาขาสหวิทยาการวัสดุศาสตร์ งานของเธอที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีของ SkyNano ได้รับการเน้นในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อนหลายคน รางวัล Forbes 2019 under 30 ปี 30 รางวัล R&D2020 ปี 100 รางวัล TechConnect Innovation Award ปี 2021 และรางวัล Governor's Environmental Stewardship Award ปี 2022 จากรัฐเทนเนสซี

ด้านล่างนี้คือส่วนที่ 1 ของบทสัมภาษณ์กับ Anna ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีใหม่และเงินทุนของบริษัทสตาร์ทอัพ รวมถึงการเปรียบเทียบกับการดักจับคาร์บอน การฉีดใต้ดิน และการจัดเก็บ (CCUS)

ส่วนที่ 2 จะตามมาในไม่ช้าและมุ่งสู่ตลาดและการแก้ปัญหาสภาพภูมิอากาศ

1. เรื่องราวเบื้องหลังของการก่อตั้งบริษัท SkyNano คืออะไร?

ในขณะที่ฉันเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรี ฉันได้ฝึกงานภาคฤดูร้อนที่ NASA Glenn Research Center ในคลีฟแลนด์ รัฐโอไฮโอ และตกหลุมรักนาโนเทคโนโลยีและวัสดุศาสตร์โดยสิ้นเชิง ฉันไป Vanderbilt เพื่อศึกษาระดับปริญญาเอกด้านวัสดุศาสตร์และเริ่มทำงานเกี่ยวกับวัสดุนาโนสำหรับการจัดเก็บพลังงานเป็นหัวข้อการวิจัย เนื่องจากฉันรู้สึกอย่างแรงกล้าว่าการจัดเก็บพลังงานเป็น (และเป็น) คอขวดที่สำคัญที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่ยั่งยืน ในขณะที่ฉันกำลังศึกษาแบตเตอรี่ ฉันตระหนักว่าวิธีที่เราสังเคราะห์และขุดวัสดุหลายอย่างที่ประกอบเป็นแบตเตอรี่นั้นไม่ยั่งยืนจริงๆ และอาจบ่อนทำลายการใช้แบตเตอรี่ในฐานะเทคโนโลยีที่ "สะอาด"

ที่ปรึกษาระดับปริญญาเอกของฉันและฉันเริ่มมองหาวิธีอื่นๆ ในการสร้างโครงสร้างคาร์บอน ซึ่งมีประโยชน์มากมายในวิชาเคมีของแบตเตอรี่ และค้นพบกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่ได้รับการศึกษาตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1900 เพื่อเปลี่ยน CO2 เป็นคาร์บอนที่เป็นของแข็ง แต่ไม่มีการเลือกสูง สำหรับโครงสร้างคาร์บอนเฉพาะ เราคิดว่าหากเราเข้าถึงหัวข้อนี้จากภูมิหลังการสังเคราะห์วัสดุนาโน เราอาจสามารถปรับปรุงการเลือกซึ่งจำเป็นในการนำเทคโนโลยีเข้าสู่ตลาดได้ หลังจากนั้นไม่นาน เราได้รับเงินทุนก้อนแรกจากโครงการ Innovation Crossroads ของ Department of Energy โปรแกรมผู้ประกอบการที่ฝังอยู่ในห้องปฏิบัติการ และที่เหลือคือประวัติศาสตร์

2. เทคโนโลยีพื้นฐานพื้นฐานของ SkyNano คืออะไร?

เทคโนโลยีพื้นฐานของ SkyNano ขึ้นอยู่กับกระบวนการทางเคมีที่ได้รับการศึกษามาตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1900 ในห้องปฏิบัติการทางวิชาการทั่วโลก โดยพื้นฐานแล้ว มันขึ้นอยู่กับการดูดซึมทางเคมีของ CO2 ผ่านโมเลกุลออกไซด์เพื่อสร้างคาร์บอเนต จากนั้นการสลายตัวทางไฟฟ้าเคมีของโมเลกุลคาร์บอเนตนั้นกลับเป็นออกไซด์ดั้งเดิม ปฏิกิริยาสุทธิในที่นี้คือ CO2 à C(ของแข็ง) + O2(แก๊ส) ความหมายของกระบวนการนี้มีความลึกซึ้ง เนื่องจากเป็นกระบวนการง่ายๆ 4 อิเล็กตรอนในการผลิตคาร์บอนที่เป็นของแข็งจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นก๊าซ

CO2 มีความเสถียรอย่างยิ่ง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุที่ทำให้เกิดปัญหาในชั้นบรรยากาศของเรา แต่เมื่อเรานำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กลับคืนสู่รูปคาร์บอนที่เป็นของแข็ง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะมีความเสถียรอย่างยิ่ง และช่วยให้เก็บกักคาร์บอนได้อย่างถาวร นี่เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญ เนื่องจากเทคโนโลยีการแปลง CO2 จำนวนมากผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่จะปล่อย CO2 อีกครั้งในวงจรชีวิต สิ่งเหล่านี้เป็นกลางคาร์บอนที่ดีที่สุด แต่ไม่ได้ให้การจัดเก็บถาวรในระยะยาว ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งเช่นกระบวนการของเรานำเสนอสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลก: การแปลงคาร์บอน (ทำให้ผลิตภัณฑ์ประหยัดจาก CO2) และการกักเก็บ (การจัดเก็บระยะยาว)

3. บริษัท SkyNano ได้รับเงินทุนอย่างไร? ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่เกี่ยวข้องคือใคร? เป้าหมายการระดมทุนของคุณคืออะไร?

ณ เดือนสิงหาคม 2022 SkyNano ได้ระดมทุนประมาณ 8.5 ล้านเหรียญสหรัฐ (ล้านเหรียญ) ในการระดมทุนแบบไม่เจือจางจากแหล่งต่างๆ ของรัฐบาลกลาง รัฐ และเชิงพาณิชย์ ผู้สนับสนุนหลักของรัฐบาลกลางของเราคือกระทรวงพลังงานสหรัฐ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และกระทรวงกลาโหมสหรัฐ เทคโนโลยีของ SkyNano เข้าถึงเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ของหน่วยงานรัฐบาลกลางเกือบทุกแห่ง ไม่ว่าจะผ่านความพยายามในการลดการปล่อยคาร์บอน หรือผ่านวัสดุเฉพาะที่เราผลิต ซึ่งได้รับการระบุว่าเป็นวัสดุที่สำคัญต่อความมั่นคงของชาติ ด้วยเหตุนี้ เราจึงมีผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่เกี่ยวข้องจำนวนมาก รวมถึงแหล่งการปล่อยมลพิษ ผู้กำหนดนโยบายที่เกี่ยวข้องกับการแยกคาร์บอนออก ลูกค้าของเครดิตการกำจัดคาร์บอน และลูกค้าของวัสดุที่เราผลิต

นับตั้งแต่ก่อตั้งบริษัท เราให้ความสำคัญกับลูกค้าด้วยเลเซอร์สำหรับวัสดุที่เราผลิตจาก CO2 วัสดุเติมแต่งที่เป็นของแข็งมีโครงสร้างที่หลากหลาย และเราสามารถตอบสนองความต้องการของตลาดที่มีอยู่ในปัจจุบันได้มากมาย ควบคู่ไปกับการสร้างตลาดใหม่ด้วยวัสดุคาร์บอนขั้นสูงที่มีราคาต่ำกว่า เป้าหมายการระดมทุนของเรายังคงมุ่งเน้นไปที่การตอบสนองความต้องการของลูกค้า และด้วยเหตุนี้จึงเน้นที่การระดมทุนตามโครงการที่มาจากทั้งทุน R&D และโครงการนำร่องแบบชำระเงินกับลูกค้า

4. คุณได้รับ CO2 โดยการจับโดยตรงจากอากาศ นั่นไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักใช่ไหม คุณสามารถรับมันจากแหล่ง CO2 เข้มข้นจากโรงงานปูนซีเมนต์และเหล็กกล้า และภาคส่วนอื่นๆ ที่ยากต่อการลดหย่อนได้หรือไม่

ถูกต้อง. การดึง CO2 ออกจากบรรยากาศไม่มีประสิทธิภาพมากนัก เทคโนโลยีของเราอย่างแน่นอน สามารถ ทำงานเป็นกระบวนการดักจับอากาศโดยตรง แต่จะมีประสิทธิภาพมากกว่ามากเมื่อเราทำงานกับกระแสอินพุตที่มี CO1 อย่างน้อย 2% สิ่งเหล่านี้คือของเสียที่พบในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ซีเมนต์และเหล็กกล้า ไปจนถึงเคมีภัณฑ์ และการผลิตพลังงาน ขณะนี้เรามีความร่วมมืออย่างต่อเนื่องกับ Tennessee Valley Authority ซึ่งเป็นสาธารณูปโภคที่ใหญ่ที่สุดในประเทศของเรา เพื่อแสดงให้เห็นว่าก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติแบบใช้วัฏจักรร่วมสามารถใช้เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งคาร์บอนได้

มีผู้มีส่วนได้ส่วนเสียหลายกลุ่มทั่วทั้งห่วงโซ่การปล่อยคาร์บอน ที่ปลายด้านหนึ่งมีเทคโนโลยีบางอย่างที่เหมาะสมมากสำหรับการดักจับอากาศโดยตรงเพื่อผลิตกระแส CO2 เข้มข้น อีกด้านหนึ่งมีเทคโนโลยีมากมายที่สามารถประมวลผล CO2 ที่มีความบริสุทธิ์สูง (>90%) มีเทคโนโลยีน้อยกว่ามากที่สามารถทำงานร่วมกับ CO1 80-2% โดยไม่ต้องมีความเข้มข้นล่วงหน้า และนี่คือที่มาของการปล่อย CO2 ส่วนใหญ่ของเราในปัจจุบัน เทคโนโลยีของ SkyNano ทำงานได้ดีมากในการจับคู่โดยตรงกับการปล่อยมลพิษจากแหล่งกำเนิดและแยกคาร์บอนออกจากภาคส่วนที่ยากต่อการลดบางส่วนที่เราทุกคนพึ่งพาเพื่อคุณภาพชีวิตในปัจจุบัน

5. กระบวนการของคุณมีราคาแพงแค่ไหนเมื่อเทียบกับการดักจับคาร์บอนและการฉีดใต้ดินและการจัดเก็บ CO2 (CCUS) ซึ่งอาจต้องเก็บภาษีคาร์บอน เว้นแต่จะมีการผลิตน้ำมันที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ความท้าทายทางเศรษฐกิจของ CCUS นั้นโดยหลักแล้วไม่มีส่วนได้เสียทางเศรษฐกิจนอกเหนือจากภาษีคาร์บอนที่เป็นไปได้ ดังนั้นการใช้สิทธิโดยรวมจึงเป็นผลขาดทุนสุทธิสำหรับบริษัทต่างๆ บริษัทใหญ่ๆ ยังคงพิจารณา CCUS อยู่ในขณะนี้ เนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวมีวุฒิภาวะและความต้องการกำจัดคาร์บอนอย่างรวดเร็ว แต่เป็นผลขาดทุนสุทธิโดยรวมในทุกกรณี แม้จะมีแรงจูงใจทางภาษีก็ตาม

กระบวนการของ SkyNano เป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจโดยพิจารณาจากมูลค่าของผลิตภัณฑ์ที่ส่งออกของเราจาก CO2 คาร์บอนที่เป็นของแข็ง และสิ่งจูงใจทางภาษีเป็นเพียงโบนัส อันที่จริง ภายใต้โครงสร้างภาษี 45Q ปัจจุบัน รายได้ที่อาจเกิดขึ้นจากมาตรการจูงใจทางภาษีนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับรายได้จากผลิตภัณฑ์คาร์บอนของเรา

เมื่อพูดถึงต้นทุน ความท้าทายบางประการของ CCUS คือ การอนุญาต อุปสรรคด้านกฎระเบียบ และค่าใช้จ่ายอื่นๆ ที่ไม่ชัดเจนเสมอไปเมื่อประเมินเทคโนโลยีตามข้อดีของมัน สำหรับ SkyNano ต้นทุนของเราส่วนใหญ่มาจากพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการขับเคลื่อนกระบวนการของเรา และเราคาดว่าจะได้รับประโยชน์เมื่อเวลาผ่านไปจากราคาพลังงานที่คาดการณ์ไว้ซึ่งลดลงด้วยการเริ่มต้นของพลังงานหมุนเวียนมากขึ้นในกริดของเรา

สำหรับคำถาม & คำตอบเพิ่มเติมดู SkyNano Startup เพื่อแปลง CO2 เป็น Solid Carbon: ส่วนที่ 2 – ตลาดและโซลูชันด้านสภาพอากาศ