Baca gazındaki CO2'nin geri dönüşümü için ucuz teknoloji? 

Ucuz mu? Bu kelimeyi karbondioksit yakalama bağlamında duyduğunuzda, muhatabın tam olarak neyden bahsettiğini hemen kontrol etmek istersiniz. Genellikle "ucuzluk" altında düşük sermaye maliyetleri anlaşılır, işletme maliyetleri unutulur veya tam tersi. Veya genellikle nispeten pahalı amin temizleyicilerin maliyetinin azaltılması anlamına gelir. İllüzyonlar olmadan anlayalım.

“Ucuzluk” nerede yatıyor? Parça parça ayırıyorum

Pazarlama bir yana, ekonominin anahtarı gaz kaynağıdır.Baca gazıbir termik santralden veya bir çimento fabrikasından gelenler saf CO2 değildir. % 10-25 karbondioksit vardır, geri kalanı nitrojen, oksijen, nem ve en önemlisi safsızlıklardır: SOx, NOx, toz. Herhangi bir "ucuz" aşamasının ilk ve en pahalı aşaması. teknoloji ön temizliktir. Bunu görmezden gelirseniz daha ileri gidemeyebilirsiniz: Katalizörler zehirlenecek, emiciler bozulacaktır. Temizlikten tasarruf etme girişimlerinin, altı ay sonra emicilerin işe yaramaz bir kütleye dönüşmesine yol açtığı kurulumları gördüm. Sermaye yatırımları sıfıra indi.

Bu nedenle düşük fiyattan bahsettiklerinde hep şunu soruyorum: “Fiyata neler dahil?” Pilot projelerde genellikle bertaraf maliyeti yalnızca emme/adsorpsiyon aşamasında yani “unutmak mı?” aşamasında dikkate alınır. Ortaya çıkan ürünün gaz hazırlanması, sıkıştırılması, depolanması ve lojistiği hakkında. Zincirin tamamı ana maliyetlerin yattığı yerdir. Düşük maliyetli teknoloji, maliyetleri tek bir bağlantı yerine zincir boyunca en aza indiren teknolojidir.

Bir diğer nokta ise enerji tüketimidir. Amin temizleme, çözeltiyi yeniden oluşturmak için gereken çok yüksek ısı nedeniyle pahalıdır. Yani “ucuz mu?” alternatif ya bu enerjiyi radikal bir şekilde azaltmalı ya da aynı tesisten gelen atık ısıyı kullanmalıdır. Örneğin, yeni tip emicileri yeniden üretmek için düşük dereceli ısı kullanın veya aynı zamanda "obur" olan basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA/VSA) prensipleri üzerinde çalışın. sıkıştırma için.

Mineralizasyon: çok fazla gürültü ve taş sonucu

Genellikle her derde deva olarak sunulan çok moda bir trend. Fikir basit: CO2'yi atık (cüruf, kül) veya doğal silikatlar kullanarak karbonatlara bağlayın. Hammaddelerin ortalıkta olması durumunda teknolojinin çalıştırılması aslında ucuz olabilir. Ancak burada kinetikle karşılaşıyoruz. Jeolojik karbonasyonun doğal süreci binlerce yıl sürer. Bunu endüstriyel ölçeğe hızlandırmak için ya yüksek basınç ve sıcaklığa (yine enerji!) ya da pahalı katalizörlere/aktivatörlere ihtiyacınız var.

Çelik cürufu kullanarak CO2'nin geri dönüşümüne yönelik bir projeye katıldık. Laboratuvar testleri cesaret vericiydi. Ancak ölçek büyütüldüğünde sorunlar ortaya çıktı: partiden partiye cüruf bileşiminin heterojenliği, en ince öğütme ihtiyacı (enerji tüketimi) ve en önemlisi, reaktördeki gazın katı malzeme ile sürekli temasını organize etmenin zorluğu. Sonuç ya düşük bir çıktı ya da çok büyük, “pahalı” bir çıktıydı. reaktör. Ürün - karbonatlar - teorik olarak satılabilir, ancak bölgedeki bu tür hacimlere yönelik pazarın yanıltıcı olduğu ortaya çıktı. Proje pilot kurulum aşamasında durdu. Değerli bir deneyim, ancak teknolojik bir atılım değil.

Cevherleşmeye ilişkin sonuç: Bu, potansiyel olarak düşük maliyetli bir bertaraf yöntemidir ancak yakalama değildir. Yakınlarda bir CO2 kaynağının, bir silikat kaynağının ve bir karbonat tüketicisinin bulunduğu noktasal uygulama için iyidir. Bir termik santralden çıkan tipik baca gazı için bu hala zordur ve her zaman karlı değildir.

Biyolojik yollar: algler ve daha fazlası

Bu belki de en ?doğal? ve medyanın çekici bir yolu. CO2 kullanarak algleri büyütün, ardından bunu biyoyakıt, yem ve gübre olarak kullanın. Mükemmel bir döngüye benziyor. Gerçek daha serttir. Ana maliyet kalemi biyoreaktörün kendisi değil, gazın hazırlanmasıdır. Algler yabancı maddelere, özellikle kükürt ve nitrojen oksitlere karşı çok hassastır. Onlara doğrudan servis yapınbaca gazı- kültürü öldürmek anlamına gelir. Kimyasal yöntemlerde olduğu gibi hemen hemen aynı derin temizlik gereklidir.

Sırada ışık var. Yüksek verimlilik için geniş bir alana ve iyi bir aydınlatmaya ihtiyacınız vardır (yapay ışık tüm ekonomiyi tüketir). Ayrıca sıcaklık, pH ve besinlerin kontrolü. Sonuç olarak, ılıman iklimlerde algler yoluyla bir ton CO2 yakalamanın maliyeti çok yüksek. Ekonomi ancak nihai biyoürünlerin (örneğin ilaçlar için) yüksek maliyetiyle kurtarılabilir. Termik santrallerden kütlesel karbon kullanımı için bu henüz bir seçenek değil.

Bitki büyümesini yoğunlaştırmak için seralarda CO2 kullanmak gibi daha sıradan biyolojik yöntemler de vardır. Bu gerçekten işe yarayan ve nispeten ucuz bir uygulamadır, ancak geri dönüşümün ölçeği seraların alanı ve mevsimsellik nedeniyle sınırlıdır.

Membranlar ve adsorbanlar: malzemelerin sessiz yarışı

Özellikle maliyetleri düşürmeyi amaçlayan ana araştırma çalışmasının şu anda yürütüldüğü yer burasıdır. Buradaki fikir, enerji yoğun amin geri kazanımını, yeni malzemeler kullanılarak daha kolay ayırma ile değiştirmektir. Seramik ve polimer membranlar, MOF'ler (metal-organik çerçeveler), gözenekli karbon malzemeler - liste uzundur.

Hibrit sistemler pratik açıdan ilgi çekicidir. Örneğin, saf CO2'yi baca gazından ayırmaya çalışmayın, ancak daha sonra yüksek saflık gerektirmeyen teknolojik işlemlerde kullanılabilen zengin bir karışım (%50-70 CO2 diyelim) elde etmek için membranlar kullanın. Bu, bitirme ve sıkıştırma maliyetlerini azaltır. Örneğin Çinli meslektaşlarımın çalışmalarına aşinayım.Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(kendi web sitelerihttps://www.yzkjhx.ru). Huaxi Technology temelinde kurulan bu tasarım enstitüsü, gaz ayırma ve kaynak geri kazanım teknolojileri üzerinde aktif olarak çalışıyor. Portföyleri, membran ön zenginleştirmesinin son arıtma aşamasıyla birleştirildiği ve toplam enerji kazancı sağlayan çözümler içerir. Ucuzluk sözü vermiyorlar mı? sihirli bir kelime gibi ama belirli bir müşteri için toplam sahip olma maliyetini optimize etmekten bahsediyorlar. Bu dürüst bir yaklaşımdır.

Yeni adsorbanlar ve membranlarla ilgili sorun eskime ve kireçlenmedir. Gram cinsinden laboratuvar verimliliği ile saatte binlerce metreküp işleyen bir pilot tesis birbirinden çok farklı iki şeydir. Gerçek, saflaştırılmamış gaz akışında 10.000 adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsünden sonra malzeme nasıl davranacak? Çoğu zaman cevap yalnızca uzun endüstriyel testlerden sonra gelir. Burası da yatırımcı için riskli bir alan.

Peki sonuç nedir? Atölyeden görünüm

Evrensel mi?Ucuz mu? herkes için teknolojibaca gazıhayır ve muhtemelen olmayacak. Her şey konuma bağlı. Ucuz bir çözüm, belirli bir boru için özel olarak hazırlanmış özel bir çözümdür. Yenilenme için ucuz ısıya erişimin olduğu bir yerde - gelişmiş sıvıları düşünebilirsiniz. Yakınlarda bir taş ocağı ve kırma taş pazarı var - mineralizasyonu dikkate almaya değer. Bir yerlerde bir gaz boru hattı ağı var; ticari CO2 üretimine yönelik membranları düşünebiliriz.

Öğrendiğim en büyük pratik ders şu: Bir teknoloji seçerek başlamayın. Gazın kapsamlı bir analiziyle (pasaporta göre değil, kazanın farklı çalışma modlarındaki gerçek ölçümlere dayanarak) ve ortaya çıkan CO2 ile ne yapacağınızı net bir şekilde anlayarak başlayın. Yerel olarak satmak, indirmek, depolamak veya kullanmak mı istiyorsunuz? Ekonomi %80 oranında bu cevaba bağlı.

Ve bir şey daha. Genellikle ?ucuz? çığır açan teknolojide değil, yetkin entegrasyonda bulunabilir. Düşük dereceli ısının kullanılması, mevcut altyapının kullanılması, diğer tesis süreçleriyle sinerji. Bazen ısı eşanjörlerinin basit bir modernizasyonu ve yanma modunun optimizasyonu, ruble başına emisyonların azaltılmasında karmaşık bir yakalama sisteminden daha büyük bir etki sağlar. Ama nedense bunun hakkında daha az konuşuyorlar.

Dolayısıyla başlıktaki soruya şu şekilde cevap vereceğim: Ucuz teknolojiler var ama rafta durmuyorlar. Mühendisler ve teknoloji uzmanları tarafından belirli bir görev için, bilinen çözümleri birleştirerek, yerel koşulları ve kağıt yerine gerçek ekonomiyi dikkate alarak yaratılırlar. Ve bu süreçte bahsedilen uygulamalı kurumların deneyimiChengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.2013 yılından bu yana faaliyet gösteren ve ciddi bir kayıtlı sermayeye sahip olan şirket, çoğu zaman yüksek profilli laboratuvar keşiflerinden daha değerlidir. Soruna sondan - üründen ve maliyetinden - bakıyorlar ve bu, o "ucuzluğa" giden doğru yoldur.