Billig teknik för att återvinna CO2 från rökgas? 

Billigt? När du hör detta ord i samband med koldioxidavskiljning vill du genast kolla vad samtalspartnern pratar om. Ofta under "billighet" förstå låga kapitalkostnader, glömma driftskostnader, eller vice versa. Eller så innebär de generellt att kostnaderna för relativt dyra aminscrubbers minskar. Låt oss förstå utan illusioner.

Var ligger "billigheten"? Ta isär den bit för bit

Bortsett från marknadsföring är nyckeln till ekonomin källan till gas.Rökgasfrån ett värmekraftverk eller en cementanläggning - detta är inte ren CO2. Det finns 10-25% koldioxid, resten är kväve, syre, fukt och viktigast av allt - föroreningar: SOx, NOx, damm. Den första och dyraste etappen av någon ?billig? tekniken är förrengöring. Om du ignorerar det kanske du inte går längre: katalysatorerna kommer att förgiftas, absorbenterna kommer att brytas ned. Jag har sett installationer där försök att spara pengar på städning ledde till att adsorbatorerna efter sex månader förvandlades till en värdelös massa. Kapitalinvesteringarna gick till noll.

Därför, när de pratar om ett lågt pris, frågar jag alltid: "Vad ingår i priset?" Ofta i pilotprojekt beaktas kostnaden för bortskaffande endast i absorptions-/adsorptionsstadiet, "glömma?" om gasberedning, kompression, lagring och logistik av den resulterande produkten. Hela kedjan är där huvudkostnaderna ligger. Lågkostnadsteknik är en teknik som minimerar kostnaderna genom hela kedjan, snarare än på en länk.

En annan punkt är energiförbrukningen. Aminskrubbning är dyrt på grund av den enorma värme som krävs för att regenerera lösningen. Så "billigt?" alternativet måste antingen minska denna energi radikalt eller använda spillvärme från samma anläggning. Använd till exempel låggradig värme för att regenerera nya typer av absorbenter eller arbeta efter principerna för trycksvängningsadsorption (PSA/VSA), som dock också är "frossig?" för kompression.

Mineralisering: mycket oljud och ett stenresultat

En mycket fashionabel trend, som ofta presenteras som ett universalmedel. Tanken är enkel: bind CO2 till karbonater med avfall (slagg, aska) eller naturliga silikater. Tekniken kan faktiskt vara billig att driva om råvarorna ligger och ligger. Men här stöter vi på kinetiken. Den naturliga processen med geologisk kolsyra varar i tusentals år. För att accelerera den till industriell skala behöver du antingen högt tryck och temperatur (energi igen!), eller dyra katalysatorer/aktivatorer.

Vi deltog i ett projekt för att återvinna CO2 med hjälp av stålslagg. Laboratorietester var uppmuntrande. Men vid uppskalning uppstod problem: slaggsammansättningens heterogenitet från sats till sats, behovet av dess finaste malning (energiförbrukning), och viktigast av allt, svårigheten att organisera kontinuerlig kontakt av gas med fast material i reaktorn. Resultatet var antingen en låg produktion eller en enorm, "dyr" sådan. reaktor. Produkten - karbonater - kan teoretiskt säljas, men marknaden för sådana volymer i regionen visade sig vara illusorisk. Projektet stannade vid pilotinstallationsstadiet. Värdefull erfarenhet, men inget tekniskt genombrott.

Slutsats om mineralisering: Detta är en potentiellt lågkostnadsmetod för bortskaffande, men inte fångst. Det är bra för punktapplicering, där det finns en CO2-källa, en silikatkälla och en karbonatkonsument i närheten. För typisk rökgas från ett värmekraftverk är det fortfarande svårt och inte alltid lönsamt.

Biologiska vägar: alger och mer

Detta är kanske det mest ?naturliga? och media attraktivt sätt. Odla alger med CO2 och använd den sedan för biobränsle, foder, gödning. Låter som en perfekt cykel. Verkligheten är hårdare. Den huvudsakliga kostnadsposten är inte själva bioreaktorn, utan gasberedning. Alger är mycket känsliga för föroreningar, särskilt svavel- och kväveoxider. Servera dem direktrökgas- betyder att döda kultur. Nästan samma djuprengöring krävs som för kemiska metoder.

Nästa är ljuset. För hög produktivitet behöver du en stor yta och bra belysning (artificiellt ljus äter upp hela ekonomin). Plus kontroll av temperatur, pH, näringsämnen. Som ett resultat är kostnaden för att fånga upp ett ton CO2 genom alger i tempererade klimat oöverkomliga. Ekonomin kan bara räddas genom den höga kostnaden för den slutliga bioprodukten (till exempel för läkemedel). För massutnyttjande av kol från värmekraftverk är detta ännu inte ett alternativ.

Det finns mer vardagliga biologiska metoder, som att använda CO2 i växthus för att intensifiera växternas tillväxt. Detta är en riktigt fungerande och relativt billig praxis, men omfattningen av återvinning begränsas av området för växthus och säsongsvariationer.

Membran och adsorbenter: en tyst ras av material

Det är här det huvudsakliga forskningsarbetet pågår just nu, specifikt inriktat på att sänka kostnaderna. Tanken är att ersätta energikrävande aminåtervinning med enklare separering med nya material. Keramiska och polymera membran, MOFs (metall-organiska ramverk), porösa kolmaterial - listan är lång.

Hybridsystem är av praktiskt intresse. Försök till exempel inte att separera ren CO2 från rökgas, utan använd membran för att få en rik blandning (säg 50-70 % CO2), som sedan kan användas i tekniska processer som inte kräver hög renhet. Detta minskar efterbehandlings- och kompressionskostnaderna. Jag är bekant med arbetet av kinesiska kollegor, till exempel frånChengdu Yizhi Technology Co.(deras hemsida ärhttps://www.yzkjhx.ru). Detta designinstitut, etablerat på basis av Huaxi Technology, arbetar aktivt med teknik för gasseparering och resursåtervinning. Deras portfölj inkluderar lösningar där membranförberikning kombineras med ett sista steg av efterbehandling, vilket resulterar i en total energivinst. De lovar inte ?billighet? som ett magiskt ord, men de talar om att optimera den totala ägandekostnaden för en specifik kund. Detta är ett ärligt tillvägagångssätt.

Problemet med nya adsorbenter och membran är åldrande och fjällning. Laboratorieeffektivitet i gram och en pilotanläggning som bearbetar tusentals kubikmeter per timme är två väldigt olika saker. Hur kommer materialet att bete sig efter 10 000 adsorptions-desorptionscykler i ett flöde av riktig, orenad gas? Ofta kommer svaret bara genom långa industriella tester. Och detta är ett riskområde för investeraren.

Så vad är slutsatsen? Utsikt från verkstaden

Universal ?billigt? teknik för vem som helströkgasnej och kommer förmodligen inte att göra det. Allt beror på platsen. En billig lösning är en skräddarsydd lösning, skräddarsydd för ett specifikt rör. Någonstans finns det tillgång till billig värme för regenerering – man kan tänka på avancerade vätskor. Någonstans i närheten finns ett stenbrott och en krossmarknad - det är värt att överväga mineralisering. Någonstans finns det ett nätverk av gasledningar - vi kan överväga membran för att producera kommersiell CO2.

Den största praktiska lärdomen jag har lärt mig är: Börja inte med att välja en teknik. Börja med en grundlig analys av gasen (inte enligt passet, utan baserat på verkliga mätningar i olika driftlägen för pannan) och med en tydlig förståelse för vad du kommer att göra med den resulterande CO2. Sälja, ladda ner, lagra eller använda lokalt? Ekonomin beror till 80 % på detta svar.

Och en sak till. Ofta ?billigt? kan inte hittas i banbrytande teknologi, utan i kompetent integration. Utnyttjande av lågvärdig värme, användning av befintlig infrastruktur, synergi med andra anläggningsprocesser. Ibland ger en enkel modernisering av värmeväxlare och optimering av förbränningsläget en större effekt för att minska utsläppen per rubel kostnad än ett komplext avskiljningssystem. Men av någon anledning pratar de mindre om detta.

Därför skulle jag svara på frågan i rubriken så här: det finns billiga tekniker, men de ligger inte på hyllan. De skapas av ingenjörer och teknologer för en specifik uppgift, kombinerar kända lösningar, med hänsyn till lokala förhållanden och den verkliga, inte pappersekonomin. Och i denna process, erfarenheten av sådana tillämpade institut som det nämndeChengdu Yizhi Technology Co., som har funnits sedan 2013 och har ett seriöst auktoriserat kapital, är ofta mer värdefullt än högprofilerade laboratoriefyndigheter. De tittar på problemet från slutet - från produkten och dess kostnad, och det här är rätt väg till just den "billigheten".