Globaalne soojenemine on üks peamisi keskkonnaprobleeme maailmas. Kliimamuutusi põhjustavate erinevate kasvuhoonegaaside hulgas on süsinikdioksiidil kõige suurem mõju globaalsele soojenemisele. Statistika kohaselt eraldab maailm igal aastal atmosfääri umbes 6,5 miljardit tonni süsinikku (umbes 25 miljardit tonni süsinikdioksiidi), kuna fossiilkütuste põletamine . 70% süsinikdioksiidist kiirgavatest inimtegevusest tuleneb fossiilsete kütuste põletamisest ja umbes 80% süsinikdioksiidi emissioonidest minu koloosides. Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni jätkuv suurenemine õhus on pälvinud inimeste tähelepanu. Alates Lõuna-Aafrikas Durbanis asuvast maailma kliimakonverentsist on teadusuuringud ja avalik arvamus madala süsinikusisaldusega majandusest ja madala süsinikusisaldusega elust järk-järgult muutunud kuumaks teemaks ja mood kogu maailmas.
2005. aastal pakkus valitsustevaheline kliimamuutuste paneel (IPCC) välja süsiniku kogumise ja ladustamise tehnoloogia (CCS) kõigile riikidele, et kasvuhoonegaaside heitkoguseid märkimisväärselt vähendada. Kuna CCS on kooskõlas olemasoleva energiasüsteemi põhistruktuuriga ja on ressursitingimustega vähem piiratud, on see pälvinud laialdast tähelepanu ja tähelepanu tööstusriikidest niipea, kui see välja pakuti: 2007. aastal tuvastas World Wildlife Fund (WWF) CCS -i kui ühte kuus viisi, kuidas käsitleda globaalsete kliimamuutustega; 2010. aasta Kankuni ülemaailmne kliimakonverents hõlmas CCS -i puhta arengu mehhanismis (CDM); Ameerika Ühendriigid, Kanada, Euroopa Liit jne on pidanud CCS -i tulevaste energiastrateegiate ja süsiniku vähendamise strateegiate oluliseks osaks, koostanud vastavad tehnilised uuringuplaanid ning viisid läbi vastavad teadus- ja arendustegevuse ning projektide demonstratsioonid; On arusaadav, et minu riik on lisanud CCS-tehnoloogia kui tipptasemel tehnoloogiat riiklikus kesk- ja pikaajalises teaduse ja tehnoloogia arendamise kavas ning teinud läbimurdeid seotud tehniliste valdkondade osas.
Märksõnad: süsinikdioksiid; heitkoguste vähendamine; jäädvustamine; transport; ladustamine
CCS -tehnoloogia
Süsiniku püüdmise ja ladustamise tehnoloogia viitab süsinikdioksiidi eraldamisele tööstuslikust või sellega seotud energiaallikatest, selle ladustamiskohta transportimisel ja pikka aega atmosfäärist eraldades. Süsiniku kogumine ja ladustamise tehnoloogia sisaldab kolme tehnilist seost: süsiniku kogumine, süsiniku transport ja süsiniku säilitamine.
Süsiniku kogumine
Süsinikdioksiidi kogumine on esimene probleem, mis lahendatakse kogu CCS -protsessis. Meetod on eraldada, koguda, puhastada ja suruda süsinikdioksiidi heitepõletuse allikast, vähendada tehases süsinikdioksiidi emissiooni ja vähendada seega atmosfääri süsinikdioksiidi sisaldust. Kättesaadavad süsinikdioksiidide hõivamise tehnoloogiad hõlmavad peamiselt eelneva eelnevate püüdmistehnoloogiat, hapnikuga rikastatud põlemistehnoloogiat ja järgnevat-järgset püüdmistehnoloogiat.
Enne fossiilkütuste põletamist kasutatakse CO2 eraldamiseks eelneva eelneva püüdmise tehnoloogiat. Esiteks on fossiilkütus gaasistatud, et genereerida H ja CO, CO muundatakse CO2, H põletatakse energiana ja muudetakse H2O -ks ning CO2 eraldatakse. Integreeritud gaasistamise kombineeritud tsükli tehnoloogia (IGCC) on tehnoloogia, mis teisendab kivisüsi sünteesigaasiks, mis on tüüpiline tehnoloogia enne põlemist CO2 hõivamiseks.
Hapnikuga rikastatud põlemistehnoloogia viitab fossiilkütuste põlemisele puhta hapniku või hapnikuga rikastatud õhus ning suitsugaas on peamiselt CO2 ja veeaur ning seejärel kondenseeritakse veeaur CO2 eraldamiseks.
Sissepõletusjärgne püüdmistehnoloogia viitab CO2 eraldamisele ja hõivamisele suitsugaasist, mis tekitab õhu käes fossiilkütuste põlemisel. Peamised püüdmis- ja eraldusmeetodid on keemiline imendumine (Benfieldi meetod, metüüldietanolamiini meetod), adsorptsioon (rõhu muutus, temperatuurimuutus), füüsikalise atraktsioon (polüetüleenist glükooli dimetüüleetri meetod, madala temperatuuriga metanoolipesumeetod) ja membraani eraldamine.
Süsiniku transport
Süsinikutranspordi tehnoloogia on praegu suhteliselt küps ja laialdaselt kasutatav. Selle peamised transpordimeetodid on torujuhtme transport ja paagi transport. Torujuhtme transport jaguneb gaasiliseks, vedelaks ja ülekriitiliseks oleku transpordiks. Transpordi söötme erinevate faaside tõttu on ka transpordiprotsess erinev. Praegu võtab torujuhtmevedu peamiselt ülekriitilise riikliku transpordi. Paagi transpordi peamine režiim on transportimine raudteel või maanteel.
Süsiniku sekvestreerimine
Süsinikute sekvestreerimistehnoloogia eesmärk on jäädvustatud CO2 ohutult säilitada geoloogilistes struktuurides, vähendades seeläbi tõhusalt süsinikdioksiidi heitkoguseid atmosfääri. See jaguneb kolmeks meetodiks: geoloogiline sekvestreerimine, mereväe sekvestreerimine ja keemiline sekvestreerimine.
Geoloogiline ladustamine viitab CO2 süstimisele erinevatele geoloogilistele kehadele, näiteks merepõhja sood, nafta- ja gaasikihid ning söekaevudesse. CO2 geoloogilise ladustamise ladustamissügavus on tavaliselt alla 800 m, kuna selline temperatuur ja rõhk võivad CO2 hoida ülekriitilises olekus.
Mereladustus viitab CO2 ladustamisele süvamerevees või sügava merepõhja torujuhtme või laevade transpordi teel.
Keemiline ladustamine viitab CO2 muundamisele mõneks stabiilseks karbonaatideks keerukate keemiliste reaktsioonide kaudu, saavutades sellega CO2 püsiva säilitamise eesmärgi.
CCS -i tehnoloogiaanalüüs
Praegu keskendub CCS -tehnoloogia uurimine peamiselt järgmistele aspektidele: esiteks süsiniku kogumine, peamiselt majanduslikust vaatenurgast, st kuidas vähendada süsiniku kogumise majanduslikke kulusid; Teiseks, süsiniku ladustamine, peamiselt keskkonnariski vaatenurgast, see tähendab, kuidas vähendada keskkonnariske, mida võib põhjustada süsiniku ladustamise teel; Kolmandaks praktilise kogemuse kogumine CCS -tehnoloogia näidisprojektide kaudu.
Süsiniku püüdmise tehnoloogia hetkeseisund
Hapnikuga rikastatud põlemistehnoloogia süsiniku püüdmistehnoloogias ei ole hapniku tootmise kõrgete kulude tõttu ilmseid majanduslikke eeliseid ning seda ei saa laialdaselt reklaamida ja kasutada praktilistes rakendustes; Ülepõlemisjärgse püüdmise tehnoloogiat ei ole tootmispraktikas laialdaselt kasutatud suure investeeringu ja tegevuskulude tõttu. Kuigi süsiniku kogumise kulud on suhteliselt suured, näitavad uuringud, et tehnoloogia küpseks saades vähendatakse süsiniku hõivamise kulusid oluliselt tasemele, mida inimesed saavad hõlpsasti aktsepteerida. Kokkuvõtlikult on kulude küsimus süsiniku püüdmistehnoloogia industrialiseerimise kitsaskoht. Erinevate riikide teadlaste uurimissuund süsiniku püüdmistehnoloogia alal on peamiselt keskendunud sellele, kuidas vähendada süsiniku kogumise majanduslikke kulusid. Allpool tutvustab autor süsiniku kogumise kulude vähendamiseks mitmeid uusi tehnoloogiaid:
USA -s Californias Codexis'i teadlased uurivad geneetiliselt muundatud ensüümide kasutamise tehnoloogiat süsiniku hõivamise kulude vähendamiseks. Süsinikanhüdraas aitab lahusti metüüldietanoolamiini kombineerida süsinikdioksiidiga, kuid see ensüüm suudab ellu jääda ainult umbes 25 kraadi juures ja muutub kohe ebaefektiivseks, kui temperatuur ületab 55 ~ 65 kraadi. Geneetiliselt modifitseeritud süsihüdraas, mis saadakse geneetiliselt modifitseeritud tehnoloogia abil, võib pool tundi ellu jääda temperatuuril üle 85 kraadi. See funktsioon võimaldab sellel mängida rolli söeküttel töötavate elektrijaamade kõrge temperatuuriga suitsukottides, suurendades süsiniku kogumise lahustite imendumise efektiivsust 100 korda.
Jaapani JFE Engineering kasutab vett ja spetsiaalset orgaanilist ühendit. Kui heitgaasi segatakse vee ja orgaanilise ühendiga, muudetakse süsinikdioksiid toatemperatuuril ja normaalrõhu lähedal tarretisarnaseks viskoosseks olekuks. Seejärel kogutakse tahke materjal ja kuumutatakse kergelt ning süsinikdioksiid muundatakse tagasi gaasiks ning vesi ja orgaaniline ühend saab uuesti kasutada. Protsess maksab RMB -s kogutud süsinikdioksiidi tonni kohta 200 jüaani.
Rice'i ülikooli, California ülikooli, Berkeley, Berkeley riikliku labori teadlased ja elektrienergia uurimise instituudi teadlased uurisid enam kui 400 mineraal adsorbenit ja leidsid, et tööstuslike materjalidena tavaliselt kasutatavaid tseoliite saab oluliselt parandada süsiniku püüdmistehnoloogia energiatõhusust. Nende analüüs näitab, et paljud tseoliidid on energiatõhusamad kui süsinikdioksiidi kogumisel amiinlahustid. Tseoliit on tavaline mineraal, mis koosneb peamiselt ränist ja hapnikust. Looduses on 40 liiki ja 160 kunstlikult sünteesitud liiki. Tseoliidid on täis poore, mis on nagu mikroreaktsioonikonteinerid, mis neelavad ja ühendavad keemiliste reaktsioonide jaoks keemilisi aineid.
Ameerika Ühendriikide riikliku energiatehnoloogia labori teadlased viisid läbi mitmesuguseid ioonseid vedelikke. Füüsikalised omadused ja süsinikdioksiidi neeldumismehhanismi uuringud näitasid, et antud ioonsete vedelike hulgas on ioonvedelikel parem süsinikdioksiidi selektiivsus. Samal ajal leiti, et ioonilistel vedelikel on kõrge süsinikdioksiidi imenduskoormus ja madalam regenereerimise soojusvajadus. Lisaks erinevad ioonilised vedelikud traditsioonilistest orgaanilistest lahustitest. Madala aururõhu tõttu ei tekitata lenduvaid orgaanilisi ühendeid dekarboniseerimisprotsessi käigus. Lisaks saab ioonvedelikke korduvalt kasutada.
Süsiniku sekvestreerimise riskid
Teadus- ja tehnoloogiaminister Wan Gang ütles intervjuus meediaga pärast "süsiniku sekvestreerimise juhtide foorumi" kolmandat ministrite koosolekut, et süsiniku püüdmistehnoloogia on suhteliselt küps, samas kui rakenduste väljavaated ja süsiniku sekvestreerimistehnoloogia ohutus tuleb veel kaaluda. Ameerika Ühendriigid, Norra ja teised riigid on süstinud nafta- ja gaasiväljadesse süsinikdioksiidi, mida on kasutatud järelejäänud nafta ja gaasi väljapressimiseks, mis mitte ainult ei suurendanud õli taaskasutamist, vaid laiendasid ka nafta- ja gaasiväljade kasutusaega. Nagu minister Wan ütles, ei tohiks süsiniku sekvestreerimise põhjustatud riske alahinnata.
Maa -aluse süsinikdioksiidi ladustamise leke võib põhjustada kahte tüüpi riske:
Globaalne risk, see tähendab, kui osa süsinikdioksiidist ladustamisstruktuuris lekib atmosfääri, võib vabanenud süsinikdioksiid põhjustada olulisi kliimamuutusi.
Kohalik risk, see tähendab, et kui süsinikdioksiid lekib säilitusstruktuurist, võib see põhjustada süsinikdioksiidi ja soolase vee sisenemist põhjaveekihi, mõjutada põhjavett ja reostada joogivett; See võib põhjustada ka kohalikke katastroofe inimestele ja ökosüsteemidele.
Süsinikdioksiidi ookeani ladustamise riskid on:
Vees lahustunud süsinikdioksiid suurendab vee happesust. Muidugi on ka süsinikdioksiidi happesuse neutraliseerimiseks võimalik lisada ka teatud aluselisi mineraale. Praeguste katsete põhjal on CO2 süstimine ookeani siiski lühiajaliselt süstimispunkti lähedal asuvatele organismidele ja pikaajaline mõju mereökosüsteemile vajab täiendavat vaatlust. Lisaks vajavad pikaajalist jälgimist ka süvameres oleva CO2 peetumisaeg, morfoloogilised muutused ja rändesuund süvameres.
Uue tehnoloogiana CO2 säilitamiseks on Chemical CO2 ladustamisel endiselt palju ettearvamatuid aspekte majandusliku kasu ja heitkoguste vähendamise tõhususe osas.
Järeldus
Selles artiklis tutvustatakse lühidalt CCS -tehnoloogia tausta ja tehnilist varjundit ning käsitletakse süsiniku püüdmise arendamise hetkeseisu ja selle majanduslike kulude vähendamise uurimissuunda, süsiniku sekvestreerimise riskianalüüsi ning mõnda praegust rahvusvahelist ja kodumaist tehnilist rakendust. Üldiselt on CCS -tehnoloogia rakenduse väljavaated laiad ja praegused probleemid peaksid olema ajutised. Suure süsiniku emitterina peaks minu riik selles valdkonnas põhjalikke uuringuid läbi viima ja läbi viima vastavad inseneriprojektid. Lisaks kasutab autor seda artiklit ka ebaküpsete vaadete väljendamiseks: me ei peaks mitte ainult vaatama CCS -tehnoloogiat tehniliste raskuste, majanduslike kulude ja riski vaatenurgast, vaid ka globaalse biosfääri vaatenurgast. Globaalse soojenemise põhjuseks on kasvuhoonegaaside liigne emissioon. Inimese tööstusliku tsivilisatsiooni toodud süsinikdioksiidist koosnevad kasvuhoonegaasid saavad paratamatult Maa süsinikutsükli osaks. Enne tööstuslikku tsivilisatsiooni oli Maa süsinikutsükkel suhteliselt lihtne ja pikaajaline. Lihtsamalt öeldes tarbivad taimed süsinikdioksiidi ja loomad toodavad süsinikdioksiidi ja kaks moodustavad tasakaalu. Tööstusliku tsivilisatsiooni tekkimine rikkus selle lihtsa tasakaalu. Süsinikdioksiidi pakkumine ületas tarbimist, seega viis kasvuhoonegaaside heitkogused globaalse soojenemiseni. Seetõttu on probleemi võti, kuidas tarbida liigset süsinikdioksiidi kasvuhoonegaase, mõjutamata Maa biosfääri ökoloogiat. See nõuab mitte ainult teaduse ja tehnoloogia rakendamist, vaid ka poliitilist tarkust, kultuurilist suhtlust ja majanduslikke vahendeid. Liigne kasvuhoonegaaside heitkogused on põhjustatud inimtsivilisatsioonist ja ma usun, et inimtsivilisatsioon leiab paratamatult viisi selle mõju lahendamiseks!
