Teknologi murah untuk mendaur ulang CO2 dari gas buang? 

Murah? Ketika Anda mendengar kata ini dalam konteks penangkapan karbon dioksida, Anda langsung ingin mengetahui apa sebenarnya yang dibicarakan lawan bicaranya. Seringkali yang dimaksud dengan "murahnya" adalah biaya modal yang rendah, melupakan biaya operasional, atau sebaliknya. Atau secara umum berarti mengurangi biaya amine scrubber yang relatif mahal. Mari kita pahami tanpa ilusi.

Di manakah letak “murahnya”? Membongkarnya sepotong demi sepotong

Selain pemasaran, kunci perekonomian adalah sumber gas.Gas buangdari pembangkit listrik tenaga panas atau pabrik semen - ini bukan CO2 murni. Ada 10-25% karbon dioksida, sisanya adalah nitrogen, oksigen, uap air, dan yang paling penting - pengotor: SOx, NOx, debu. Tahap pertama dan termahal dari semua tahap 'murah'. teknologi adalah pra-pembersihan. Jika Anda mengabaikannya, Anda tidak boleh melangkah lebih jauh: katalis akan diracuni, penyerap akan terdegradasi. Saya telah melihat instalasi di mana upaya untuk menghemat uang untuk pembersihan mengarah pada fakta bahwa setelah enam bulan penyerap berubah menjadi massa yang tidak berguna. Investasi modal menjadi nol.

Oleh karena itu, ketika mereka berbicara tentang harga murah, saya selalu bertanya: “Apa saja yang termasuk dalam harga?” Seringkali dalam proyek percontohan, biaya pembuangan dianggap hanya pada tahap penyerapan/adsorpsi, “lupa?” tentang persiapan gas, kompresi, penyimpanan dan logistik produk yang dihasilkan. Rantai lengkap adalah tempat terjadinya biaya utama. Teknologi berbiaya rendah adalah teknologi yang meminimalkan biaya di seluruh rantai, bukan hanya pada satu mata rantai.

Poin lainnya adalah konsumsi energi. Penggosokan amina mahal karena diperlukan panas yang sangat besar untuk meregenerasi larutan. Jadi, “murah?” alternatifnya harus mengurangi energi ini secara radikal atau menggunakan limbah panas dari pabrik yang sama. Misalnya, menggunakan panas tingkat rendah untuk meregenerasi jenis penyerap baru atau bekerja berdasarkan prinsip adsorpsi ayunan tekanan (PSA/VSA), yang juga “rakus?” untuk kompresi.

Mineralisasi: banyak kebisingan dan hasil batu

Tren yang sangat modis, yang sering dihadirkan sebagai obat mujarab. Idenya sederhana: mengikat CO2 menjadi karbonat menggunakan limbah (terak, abu) atau silikat alami. Teknologi ini sebenarnya tidak mahal untuk dioperasikan jika bahan bakunya tersedia. Namun di sini kita menghadapi kinetika. Proses alami karbonasi geologi berlangsung ribuan tahun. Untuk mempercepatnya ke skala industri, Anda memerlukan tekanan dan suhu tinggi (lagi-lagi energi!), atau katalis/aktivator yang mahal.

Kami berpartisipasi dalam proyek daur ulang CO2 menggunakan terak baja. Tes laboratorium cukup menggembirakan. Namun ketika skalanya ditingkatkan, muncul masalah: heterogenitas komposisi terak dari batch ke batch, kebutuhan akan penggilingan terbaik (konsumsi energi), dan yang paling penting, sulitnya mengatur kontak terus menerus antara gas dengan bahan padat di dalam reaktor. Hasilnya adalah output yang rendah atau output yang besar dan “mahal”. reaktor. Produknya - karbonat - secara teoritis dapat dijual, tetapi pasar untuk volume sebesar itu di wilayah tersebut ternyata hanya ilusi. Proyek terhenti pada tahap instalasi percontohan. Pengalaman berharga, tapi bukan terobosan teknologi.

Kesimpulan mengenai mineralisasi: Ini merupakan metode pembuangan yang berpotensi berbiaya rendah, namun tidak dengan penangkapan. Ini bagus untuk aplikasi titik, di mana terdapat sumber CO2, sumber silikat, dan konsumen karbonat di dekatnya. Untuk gas buang khas pembangkit listrik tenaga panas, masih sulit dan tidak selalu menguntungkan.

Jalur biologis: alga dan banyak lagi

Ini mungkin yang paling 'alami'. dan media dengan cara yang menarik. Tumbuhkan alga menggunakan CO2, lalu gunakan untuk biofuel, pakan, pupuk. Kedengarannya seperti siklus yang sempurna. Kenyataannya lebih keras. Item biaya utama bukanlah bioreaktor itu sendiri, melainkan persiapan gas. Alga sangat sensitif terhadap kotoran, terutama sulfur dan nitrogen oksida. Sajikan secara langsunggas buang- berarti membunuh budaya. Pembersihan mendalam yang hampir sama diperlukan seperti metode kimia.

Berikutnya adalah lampu. Untuk produktivitas tinggi, Anda memerlukan area yang luas dan penerangan yang baik (cahaya buatan menghabiskan seluruh perekonomian). Ditambah kontrol suhu, pH, nutrisi. Akibatnya, biaya untuk menangkap satu ton CO2 melalui alga di daerah beriklim sedang sangatlah mahal. Perekonomian hanya dapat dihemat dengan tingginya biaya bioproduk akhir (misalnya, untuk obat-obatan). Untuk pemanfaatan karbon secara massal dari pembangkit listrik tenaga panas, hal ini belum menjadi pilihan.

Ada metode biologis yang lebih sederhana, seperti penggunaan CO2 di rumah kaca untuk mengintensifkan pertumbuhan tanaman. Ini adalah praktik yang benar-benar berhasil dan relatif murah, tetapi skala daur ulang dibatasi oleh luas rumah kaca dan musim.

Membran dan adsorben: bahan yang tenang

Di sinilah pekerjaan penelitian utama sedang berlangsung, yang bertujuan khusus untuk mengurangi biaya. Idenya adalah untuk menggantikan perolehan amina yang boros energi dengan pemisahan yang lebih mudah menggunakan material baru. Membran keramik dan polimer, MOF (kerangka logam-organik), bahan karbon berpori – daftarnya panjang.

Sistem hibrida mempunyai kepentingan praktis. Misalnya, jangan mencoba memisahkan CO2 murni dari gas buang, tetapi gunakan membran untuk mendapatkan campuran yang kaya (katakanlah 50-70% CO2), yang kemudian dapat digunakan dalam proses teknologi yang tidak memerlukan kemurnian tinggi. Hal ini mengurangi biaya finishing dan kompresi. Saya kenal dengan karya rekan-rekan China, misalnya dariChengdu Yizhi Technology Co.(situs web mereka adalahhttps://www.yzkjhx.ru). Lembaga desain ini, yang didirikan berdasarkan Teknologi Huaxi, secara aktif mengerjakan teknologi pemisahan gas dan pemulihan sumber daya. Portofolio mereka mencakup solusi yang menggabungkan pra-pengayaan membran dengan tahap akhir pasca-perawatan, sehingga menghasilkan perolehan energi total. Mereka tidak menjanjikan?murahnya? seperti kata ajaib, tetapi mereka berbicara tentang mengoptimalkan total biaya kepemilikan untuk pelanggan tertentu. Ini adalah pendekatan yang jujur.

Masalah dengan adsorben dan membran baru adalah penuaan dan kerak. Efisiensi laboratorium dalam gram dan pabrik percontohan yang memproses ribuan meter kubik per jam adalah dua hal yang sangat berbeda. Bagaimana perilaku material setelah 10.000 siklus adsorpsi-desorpsi dalam aliran gas nyata yang tidak dimurnikan? Seringkali jawabannya hanya muncul melalui uji industri yang panjang. Dan ini merupakan area risiko bagi investor.

Jadi apa intinya? Pemandangan dari bengkel

Universal? Murah? teknologi bagi siapa pungas buangtidak dan mungkin tidak akan. Semuanya tergantung pada lokasi. Solusi yang murah adalah solusi khusus, yang dirancang untuk pipa tertentu. Di suatu tempat ada akses ke panas yang murah untuk regenerasi - Anda dapat memikirkan tentang cairan tingkat lanjut. Di suatu tempat di dekatnya terdapat tambang dan pasar batu pecah - ada baiknya mempertimbangkan mineralisasi. Di suatu tempat terdapat jaringan pipa gas - kita dapat mempertimbangkan membran untuk memproduksi CO2 komersial.

Pelajaran praktis terbesar yang saya pelajari adalah: Jangan memulai dengan memilih teknologi. Mulailah dengan analisis gas secara menyeluruh (tidak sesuai dengan paspor, tetapi berdasarkan pengukuran nyata dalam berbagai mode pengoperasian boiler) dan dengan pemahaman yang jelas tentang apa yang akan Anda lakukan dengan CO2 yang dihasilkan. Jual, unduh, simpan, atau gunakan secara lokal? Perekonomian bergantung 80% pada jawaban ini.

Dan satu hal lagi. Seringkali? Murah? tidak dapat ditemukan pada terobosan teknologi, namun pada integrasi yang kompeten. Pemanfaatan panas tingkat rendah, pemanfaatan infrastruktur yang ada, sinergi dengan proses pabrik lainnya. Terkadang modernisasi sederhana penukar panas dan optimalisasi mode pembakaran memberikan efek yang lebih besar dalam mengurangi emisi per rubel biaya dibandingkan sistem penangkapan yang kompleks. Tetapi untuk beberapa alasan mereka jarang membicarakan hal ini.

Oleh karena itu, saya akan menjawab pertanyaan dalam judul sebagai berikut: ada teknologi murah, tetapi tidak tersedia begitu saja. Mereka diciptakan oleh para insinyur dan ahli teknologi untuk tugas tertentu, menggabungkan solusi yang diketahui, dengan mempertimbangkan kondisi lokal dan perekonomian riil, bukan kertas. Dan dalam proses ini, pengalaman lembaga terapan seperti yang disebutkanChengdu Yizhi Technology Co., yang telah beroperasi sejak 2013 dan memiliki modal dasar yang besar, seringkali lebih berharga daripada penemuan laboratorium yang terkenal. Mereka melihat masalahnya dari akhir - dari produk dan biayanya, dan ini adalah jalan yang benar menuju “murahnya” itu.