Kā darbojas oglekļa uztveršana?

Ļoti efektīvs veids, kā ierobežot klimata pārmaiņas ko izraisa atmosfērā izdalītais oglekļa dioksīds (CO2), ir nepieciešams to uztvert un uzglabāt, izmantojot procesu, ko sauc par oglekļa uztveršanu.

Šis paņēmiens var absorbēt līdz pat 90% no CO2, kas rodas, sadedzinot fosilo kurināmo, lai ražotu enerģiju un rūpnieciskās darbībās, piemēram, cementa ražošanā.

Kas ir oglekļa uztveršana?

Oglekļa uztveršana ir oglekļa emisiju samazināšanas metode, kas var būt būtiska cīņā pret globālo sasilšanu.

Tas ietver trīs soļu procedūru, kas ietver oglekļa dioksīda uztveršanu, kas izdalās elektroenerģijas ražošanas vai citu rūpniecisku procesu, piemēram, tērauda vai cementa, ražošanas laikā, transportēšanu un pēc tam aprakt dziļi zem zemes.

Parasti CO2 atdala no lieliem punktveida avotiem, piemēram, ķīmiskajām rūpnīcām vai biomasas spēkstacijām, un pēc tam uzglabā pazemes ģeoloģiskos veidojumos.

Lai mazinātu klimata pārmaiņu ietekmi, ir svarīgi apturēt smago rūpniecību no CO2 emisijas.

Ilgtermiņa CO2 uzglabāšana ir salīdzinoši nesena ideja, lai gan tas jau vairākus gadu desmitus ir ievadīts ģeoloģiskos veidojumos dažādiem mērķiem, tostarp labākai naftas ieguvei.

Pirms mēs apspriežam, kā darbojas oglekļa uztveršana? Apskatīsim nedaudz vairāk par oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu.

Par oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu (CCS)

Nozīmīgs blakusprodukts, sadedzinot degvielu ogļu, naftas vai gāzes rūpnīcā, lai ražotu elektroenerģiju, ir siltumnīcefekta gāze oglekļa dioksīds (CO2).

Oglekļa uztveršanas un uzglabāšanas (CCS) tehnoloģijas izmantošana, kas izmanto pazemes akmeņus kā “uzglabāšanas tvertnes”, ir viens no veidiem, kā kontrolēt oglekļa emisijas.

Tomēr kā šīs tehnoloģijas darbojas?

Dedzinot fosilo kurināmo, rodas dažādas gāzes, tostarp skābeklis, slāpeklis un oglekļa dioksīds (CO2).

CCS galvenais mērķis ir sagatavot šo CO2 pazemes uzglabāšanai, selektīvi atdalot to no gāzu maisījuma.

Lasīt arī: 6 Saules enerģijas uzglabāšanas sistēmu veidi

Hnu dara Carbons Ctrāpīgs Work?

Oglekļa uztveršanā un uzglabāšanā parasti tiek iesaistīti trīs galvenie soļi:

• Uzņemt: CO2 tiek noņemts no citām gāzēm, kas rodas rūpniecisko darbību laikā, piemēram, cementa vai tērauda rūpnīcās vai ogļu un gāzes spēkstacijās.
• Piegāde: Pirms transportēšanas uz uzglabāšanas vietu CO2 var saspiest šķidrumā vai saglabāt kā gāzi.
• Uzglabāšana: Pēc nokļūšanas uzglabāšanas vietā CO2 tiek pastāvīgi uzglabāts, ievadot to pazemes iežu veidojumos vai citā piemērotā vietā.

Šeit mēs apskatīsim šīs darbības:

1. sagūstīt

Oglekļa dioksīdu var iegūt tieši no gaisa vai rūpnieciska avota (piemēram, elektrostacijas).

Oglekļa uztveršanai var izmantot vairākas tehnoloģijas, tostarp membrānas gāzu atdalīšanu, adsorbciju, ķīmisko cilpu, gāzes hidrātu tehnoloģijas un absorbciju.

Labākā vieta CO2 uztveršanai ir tieši tā avotā, kas ietver nozares, kas rada lielu CO2 emisiju daudzumu, biomasas vai fosilā kurināmā enerģijas ražotnes, dabasgāzes elektrostacijas, dabasgāzes pārstrādes iekārtas, sintētiskā kurināmā ražotnes un fosilo kurināmo. ūdeņraža ražošanas iekārtas.

Kā jau tika minēts, CO2 var iegūt tieši no gaisa, lai gan šī metode ir mazāk efektīva un grūtāka nekā ekstrakcija avotā.

Ogli var uztvert arī no organismiem, kas sagremo cukurus, lai iegūtu etanolu, cita starpā.

Tas rada tīru CO2, ko var ieliet zemē daudzumos, kas ir nedaudz mazāki par etanolu pēc svara.

Trīs galvenās oglekļa uztveršanas tehnoloģijas ir:

• Pirmssadedzināšana
• Pēcsadedzināšana
• Skābekļa degvielas sadedzināšana

1. Iepriekšēja sadedzināšana

Pēc fosilā kurināmā sadedzināšanas CO2 ir jālikvidē.

Šī procedūra, ko parasti izmanto spēkstacijās, ietver oglekļa dioksīda uztveršanu no dūmgāzēm, ko emitē spēkstacijas vai citas vietas, kas rada oglekļa emisijas.

Šīs uztveršanas metodes tehnoloģiju var integrēt jaunbūvētās stacijās, kā arī modernizēt esošās spēkstacijās.

2. Pēcsadedzināšana

To bieži izmanto ķīmiskajā, gāzveida kurināmā, mēslojuma un elektroenerģijas ražošanas nozarēs.

Šī pieeja ietver gazifikatora izmantošanu, piemēram, lai daļēji oksidētu fosilo kurināmo.

Rezultātā veidojas sintēzes gāze (CO un H2), kas mijiedarbojas ar tvaiku (H2O), veidojot CO2 un H2.

Pēc tam CO2 var atgūt no diezgan tīras izplūdes plūsmas, un H2 var izmantot kā degvielu, neizdalot oglekļa dioksīdu (CO2).

Ideāli ir iekļaut šo metodi pilnīgi jaunās konstrukcijās.

3. Skābekļa degvielas sadedzināšana

Skābekļa degvielas sadegšana prasa degvielu sadedzināt skābeklī, nevis gaisā.

Lai izvairītos no augstas liesmas temperatūras, atdzesētas dūmgāzes tiek recirkulētas un iesūknētas atpakaļ sadegšanas kamerā.

Galvenās šo dūmgāzu sastāvdaļas ir oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki.

Dzesēšana ļauj ūdens tvaikiem kondensēties, atstājot gandrīz pilnībā tīru oglekļa dioksīda tvaiku, ko var savākt.

Lai gan milzīgais oglekļa dioksīda daudzums, kas tiek noķerts, padara šo procesu par “nulles emisiju”, daļa no tā joprojām nonāk kondensētajā ūdenī, kas ir pienācīgi jāapstrādā vai jāiznīcina, lai novērstu tā nokļūšanu vidē.

Ir vairāki dažādi oglekļa uztveršanas tehnoloģiju veidi, tostarp:

• Absorbcija
• Adsorbcija
• Kalcija cilpa
• Ķīmiskā cilpu sadedzināšana
• Kriogēns
• Membrāna
• Daudzfāzu absorbcija
• Skābekļa degvielas sadedzināšana

Dārgākā CCS sastāvdaļa ir uztveršana, kas veido aptuveni divas trešdaļas no kopējām izmaksām.

Tas galvenokārt ir tāpēc, ka jau ir izveidotas transportēšanas un uzglabāšanas procedūru tehnoloģijas, bet uztveršanas operācijās vēl ir iespējami uzlabojumi.

2. transports

Pēc noķeršanas CO2 jānogādā uzglabāšanas vietā.

Lai gan dažreiz kuģi var būt lētāks risinājums, jo īpaši tālsatiksmes pārvadājumiem, cauruļvadi parasti ir visrentablākais veids, kā pārvietot ievērojamu daudzumu CO2.

Dzelzceļa un autocisternas ir citas metodes CO2 pārvietošanai, taču tās ir aptuveni divas reizes dārgākas nekā cauruļvadi vai kuģniecība.

3. Uzglabāšana

Ilgtermiņa CO2 uzglabāšanai ir izpētītas dažādas metodes, tostarp ģeoloģiskā uzglabāšana (kā gāze vai šķidrums), cieto vielu uzglabāšana uz minerāliem, reaģējot ar metālu oksīdiem, lai iegūtu stabilus karbonātus, izmantojot oglekļa dioksīda noārdīšanas metodi. baktērijas vai aļģes, lai sadalītu CO2, un pat uzglabāšanu okeānā.

Tomēr, tā kā šāda veida uzglabāšana varētu ievērojami pasliktināt okeāna paskābināšanos, tā ir aizliegta saskaņā ar Londonas un OSPAR nolīgumiem.

Lasīt arī: Ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi

Carbons Ctrāpīgs Mmetodes

Šeit ir parādīts vairāku CO2 izmantošanas metožu iespējamais apjoms un izmaksas.

Ņemot vērā visas lietas, CO2 izmantošanai ir potenciāls darboties milzīgā mērogā un ar zemām izmaksām, kas liecina, ka nākotnē tas varētu būt nozīmīgs bizness.

Mēroga novērtējumi 2050. gadam izriet no procedūras, kas ietver strukturētus aprēķinus, profesionālus padomus un plašus darbības jomas pārskatus.

Mūsu izmaksas ir norādītas kā starpkvartile, kas svārstās no tehnoloģiski ekonomiskiem pētījumiem, kas apkopoti, izmantojot tvēruma pārskatus, un ir līdzsvara izmaksas, kas nozīmē, ka tajās tiek ņemti vērā ieņēmumi.

Tas norāda, ka izmaksas ir novecojušas un, iespējams, nenovērtēs ceļu spēju sasniegt apjomradītus ietaupījumus.

Saskaņā ar mūsdienu pieņēmumiem procesi ar negatīvām izmaksām ir rentabli.

• CO2 ķimikālijas
• CO2 degvielas
• Mikroaļģes
• Betona celtniecības materiāli
• Uzlabota eļļas atgūšana, izmantojot CO2 (EOR)
• Bioenerģija ar oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu (BECCS)
• Uzlabota laikapstākļi
• Mežkopība
• Augsnes oglekļa sekvestrācija
• Biočars

1. CO2 ķimikālijas

2050. gadā 0.3 līdz 0.6 GtCO2 katru gadu varētu izmantot metanola, urīnvielas (izmantošanai kā mēslojums) vai polimēru (kā izturīgu produktu) ražošanai par izmaksām no -80 līdz 300 ASV dolāriem par tonnu CO2.

Tas tiktu panākts, reducējot CO2 līdz tā daļām, izmantojot katalizatorus un izmantojot ķīmiskas reakcijas.

2. CO2 degvielas

Ūdeņradi un CO2 var apvienot, lai izveidotu ogļūdeņražu degvielu, piemēram, metanolu, sintētiskās degvielas un sintētisko gāzi, ko var izmantot esošajā transporta infrastruktūrā.

Tomēr izmaksas šajā laikā ir ievērojamas.

2050. gadā CO2 degviela varētu izmantot 1 līdz 4.2 GtCO2 gadā, bet izmaksas varētu sasniegt 670 USD par tonnu.

3. Mikroaļģes

Pētniecības centieni ilgu laiku ir bijuši vērsti uz mikroaļģu izmantošanu, lai lielā ātrumā fiksētu CO2 un pēc tam apstrādātu biomasu, lai ražotu tādas preces kā degvielu un augstvērtīgus savienojumus.

CO2 tonnas ražošanas izmaksas svārstās no 230 līdz 920 USD, savukārt izmantošanas rādītāji 2050. gadā var svārstīties no 0.2 līdz 0.9 GtCO2 gadā.

4. Betona celtniecības materiāli

CO2 var izmantot pildvielu ražošanā vai cementa “sacietēšanai”.

Šādi rīkojoties, var aizstāt parasto cementu, kas rada lielu emisiju, vienlaikus saglabājot CO2 ilgtermiņā.

Mēs prognozējam, ka 2050. gadā, kad pašreizējās izmaksas svārstās no -30 līdz 70 ASV dolāriem par tonnu CO2, pieaugošās globālās urbanizācijas un sarežģītās normatīvās vides dēļ būs iespējams izmantot un uzglabāt no 0.1 līdz 1.4 GtCO2.

5. Uzlabota eļļas atgūšana, izmantojot CO2 (EOR)

Naftas ieguvi var palielināt, pievienojot naftas urbumiem CO2.

Tomēr būtiski ir tas, ka EOR ir iespējams darbināt tā, lai tiktu iesūknēts un uzglabāts vairāk CO2, nekā tiek saražots, patērējot gala naftas produktu.

Parasti operatori maksimāli palielina no urbuma atgūtās naftas un CO2 daudzumu.

Mēs prognozējam, ka 2050. gadā šādā veidā varētu izmantot un uzglabāt 0.1 līdz 1.8 GtCO2 par cenām no -60 līdz -40 ASV dolāriem par tonnu CO2.

6. Bioenerģija ar oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu (BECCS)

Ja tiek izmantota bioenerģija ar oglekļa uztveršanu, operators audzē kokus, lai absorbētu CO2, izmanto bioenerģiju elektroenerģijas ražošanai un pēc tam piesaista radušās emisijas.

Mēs aprēķinām izmantošanas izmaksas no 60 līdz 160 USD par tonnu CO2, izmantojot saprātīgu enerģijas ienākumu aplēsi.

2050. gadā šo metodi varētu izmantot, lai uzglabātu un izmantotu no 0.5 līdz 5 GtCO2 gadā.

Šajā izvēršanas līmenī ir ņemti vērā citi ilgtspējības mērķi, un tas ir zemāks par noteiktiem BECCS aprēķiniem, kas tika publicēti iepriekš.

7. Uzlabota laikapstākļu noturība

Ieži, piemēram, bazalts, var ātri izveidot stabilu karbonātu no atmosfēras CO2, kad tie tiek sasmalcināti un izkliedēti uz sauszemes.

Lauksaimniecības zemēs tas, iespējams, palielinās ražu.

Mēs neesam snieguši 2050. gada prognozes šim ceļam, jo ​​tas joprojām ir ļoti agrīnā stadijā.

8. Mežsaimniecība

Komerciāli noderīgs produkts, kas var uzglabāt CO2 ēkās un aizstāt cementa izmantošanu, ir kokmateriāli, kas var būt gan no jauniem, gan veciem mežiem.

Mēs prognozējam, ka 40. gadā šādā veidā varētu tikt izmantots līdz 10 GtCO2, maksājot no -1.5 līdz 2 $ par tonnu CO2050.

9. Augsnes oglekļa sekvestrācija

Zemes apsaimniekošanas paņēmieni, kas piesaista oglekli augsnē, var palielināt lauksaimniecības produkciju, vienlaikus saglabājot CO2 augsnē.

Mēs prognozējam, ka, ja izmaksas ir no 90 līdz 20 USD par tonnu CO2, CO2, kas tiek izmantota kā uzlabota izlaide, 0.9. gadā varētu svārstīties no 1.9 līdz 2 GtCO2050 gadā.

10. Bioogle

Bioogle ir biomasa, kas sadedzināta augstā temperatūrā ar mazu skābekļa daudzumu jeb “pirolizēta” biomasa.

Bioogles pievienošana lauksaimniecības augsnēm var palielināt ražu par 10%, tomēr ir ārkārtīgi grūti ražot konsekventu produktu vai paredzēt, kā augsne reaģēs.

Mēs prognozējam, ka 0.2. gadā bioogles varētu izmantot no 1 līdz 2 GtCO2050, un izmaksas būs aptuveni -65 USD par tonnu CO2.

Lasīt arī: Kā darbojas hidroelektrostacija

vislabāk Carbons Ctrāpīgs Ckompānijas

Cīņu par oglekļa emisiju samazināšanu no pašreizējiem emisiju avotiem un problēmas risināšanu par pagātnes oglekļa emisijām, kas jau ir mūsu atmosfērā, vada šie oglekļa uztveršanas uzņēmumi.

Saskaņā ar MindsetEco7 vadošie oglekļa uztveršanas uzņēmumi ir:

• Carbfix
• Globālais termostats
• SAIPEM CO2 risinājumi
• Neto jauda
• Quest oglekļa uztveršana un uzglabāšana, ko nodrošina Shell
• Climeworks
• Oglekļa inženierija

1. Carbfix

Carbfix galvenā mītne atrodas Islandē, un kopš 2014. gada tie darbojas Hellisheii spēkstacijā.

Tie tika dibināti kā Reykjavik Energy (OR) meitasuzņēmums 2019. gadā un darbojas neatkarīgi kopš 2020. gada janvāra.

Viņu mērķis ir ātri uzkrāt vienu miljardu tonnu pastāvīgi uzglabāta CO2 (1 GtCO2), lai kļūtu par "galveno instrumentu klimata problēmas risināšanā".

Atrašanās vieta:  Reykjavik, Islande

Dibināts: 2012.–2014. gada izmēģinājuma projekts, no 2014. gada līdz pašreizējai – darbojas Hellisheiði spēkstacijas rūpnīca un tiek uzsākti jauni projekti no 2020. gada.

2. Globālais termostats

2010. gadā ASV tika dibināts uzņēmums Global Thermostat.

To patentētais process tieši ekstrahē oglekli no atmosfēras vai rūpnieciskajām emisijām un koncentrē to.

Pēc tam to var pārdot dažādām nozarēm, lai tās varētu to atkal izmantot ražošanas laikā.

Izmantojot šo stratēģiju, oglekļa uztveršana kļūst par ienesīgu uzņēmumu, nevis izmaksām emisijas radītājam.

Turklāt tas paver iespēju vadīt uzņēmumu tiem, kas vēlas savākt atmosfēras oglekli un pārdot to ekonomikas nozarēm, kas to vēlas.

To modulārais dizains novērš ģeoloģiskos ierobežojumus, ar kuriem jāsaskaras oglekļa uzglabāšanas sistēmām, un ļauj būvēt atsevišķas rūpnīcas jebkurā vietā.

Atrašanās vieta:  New York, Amerikas Savienotās Valstis

Dibināts: 2010

3. SAIPEM CO2 risinājumi

CO2 Solutions by SAIPEM galvenā mītne atrodas Kvebekā, Kanādā.

Kopš dibināšanas 1997. gadā viņi ir radījuši īpašu oglekļa uztveršanas paņēmienu, ko motivēja cilvēka plaušas.

Visi dzīvnieki un augi ietver dabisko enzīmu karboanhidrāzi (CA), kas tiek izmantots to tehnoloģijās rūpnieciskā veidā.

Kontrolējot oglekli, ko mēs ieelpojam, ferments ļauj mums elpot.

Pēdējo 20 gadu laikā viņi ir izstrādājuši un aizsargājuši savu tehniku, lai nodrošinātu līdz pat 99.95 procentiem oglekļa uztveršanu no rūpnieciskajiem dūmu skursteņiem un spēkstaciju emisijām.

Pēc tam ogleklis tiek pārvietots uz tuvējiem uzņēmumiem, kuriem tas ir nepieciešams, piemēram, lauksaimniecības siltumnīcām.

Atrašanās vieta:  Kvebeka, Kanāda

Dibināts: 1997. gads (pirmais komerciālais pieteikums 2016. gadā)

4. Neto jauda

Net Power galvenā mītne atrodas Daremā, Ziemeļkarolīnā, ASV.

Viņu tehnoloģiskie sasniegumi sākās 2008. gadā ar projektu, lai radītu lētu, oglekļa emisiju nesaturošu enerģiju.

Viņu radītais Allam-Fetvedt cikls noveda pie NET Power izveides 2010. gadā.

Izmantojot dabasgāzes enerģijas iekārtas, kas ir daļēji slēgtas un tiek darbinātas ar CO2 ar Allam-Fetvedt ciklu, NET Power cer sasniegt visus 2050. gada enerģijas mērķus.

Atrašanās vieta:  Darhema, Ziemeļkarolīna, Amerikas Savienotās Valstis

Dibināts: 2010

5. Quest oglekļa uztveršana un uzglabāšana, ko nodrošina Shell

Kanādas Albertā, Scotford Upgrader spēkstacijā, Shell ir oglekļa uztveršanas iekārta ar nosaukumu Quest.

Shell, kam tas pieder un kas to ekspluatē, to izmanto, lai samazinātu oglekļa emisijas no spēkstacijas, kas bitumenu no smiltīm pārveido eļļā.

Pēc tam, kad ogleklis tiek novadīts uz citu vietu, tas tiek ievadīts 2 kilometrus zemāk porainos ģeoloģiskos veidojumos, kur tas paliek neierobežotu laiku.

Atrašanās vieta:  Edmontonā, Alberta, Kanādā

Dibināts: 2015

6. Climeworks

Climeworks, kas dibināts 2009. gadā, ir oglekļa uztveršanas uzņēmums, kura galvenā mītne atrodas Cīrihē, Šveicē.

Bet kopš 2007. gada viņu tehnoloģija tiek izstrādāta.

Climeworks ir lielākais tiešās gaisa uztveršanas pakalpojumu sniedzējs oglekļa uztveršanai, un pašlaik Islandē tiek būvēta jauna tiešā gaisa uztveršanas iekārta ar nosaukumu Orca.

Viņi uztver CO2 ar savu metodi un uzglabā to pazemē, izmantojot Carbfix tehnoloģiju.

Iekārta būs lielākā klimatam pozitīvā iekārta pasaulē, ja tā katru gadu varēs uztvert 4000 tonnas CO2.

Turklāt viņi pārvalda aptuveni 6500 mazākas rūpnīcas ar dažādiem partneriem.

Atrašanās vieta:  Cīrihe, Šveice

Dibināts: 2009

7. Oglekļa inženierija

2009. gadā uzņēmums Carbon Engineering tika dibināts Kalgari, Kanādā.

2015. gadā viņi pārcēlās uz Squamish, kur viņi izveidoja izmēģinājuma rūpnīcu, lai tieši uztvertu oglekli no atmosfēras un vai nu droši uzglabātu to pazemē, vai pārvērstu to sintētiskā degvielā.

Kopš tā laika Carbon Engineering ir sadarbojies ar uzņēmumiem ASV un Apvienotajā Karalistē, kā arī uzņēmumiem visā pasaulē, lai savāktu un uzglabātu atmosfēras oglekli un radītu tīru degvielu no oglekļa, ko tie piesaista.

Atrašanās vieta:  Squamish, Britu Kolumbija, Kanāda

Dibināts: 2009

Lasīt arī: Elektromobiļu plusi un mīnusi videi

Secinājumi

Vai oglekļa uztveršana var samazināt klimata pārmaiņas?

Šis ir galvenais jautājums, taču CCS neapšaubāmi ir būtisks instruments cīņā pret klimata pārmaiņām, jo ​​tagad tā ir labākā izvēle, lai samazinātu emisijas no nozīmīgas rūpnieciskas izmantošanas.

CCS var radīt “negatīvas emisijas” un noņemt CO2 no vides, ja to izmanto kopā ar bioenerģijas tehnoloģijām enerģijas ražošanai, piemēram, bioenerģiju ar oglekļa uztveršanu un uzglabāšanu (BECCS).

Lai samazinātu temperatūru līdz minimumam un sāktu braukt atpakaļgaitā klimata pārmaiņas, ogleklis ir jāizņem no atmosfēras.

Lai sasniegtu Globālā CCS institūta prognozēto jaudu, kurā teikts, ka līdz 2,500. gadam mums būs vajadzīgas 2040 CCS sistēmas, no kurām katra katru gadu absorbēs aptuveni 1.5 miljonus tonnu CO2, vēl ir daudz darāmā.

Pirms mēs varam sasniegt šo posmu, mēs vairāk iepazīstamies ar videi draudzīgi avoti vai profilakse ir labāka nekā ārstēšana.

Ieteikumi

• Gruntsūdeņu piesārņojums — cēloņi, sekas un profilakse
  .
• 9 labākie ūdens attīrīšanas uzņēmumi Abū Dabī
  .
• 11 populārākie vides problēmu cēloņi
  .
• Mājas vide Bambusa loksnes — kā izdarīt izvēli
  .
• 7 populārākie gaisa piesārņojuma cēloņi Deli
  .
• E-atkritumu apsaimniekošana Indijā | Procedūra un izaicinājumi