碳捕获变得更便宜:来自二氧化碳的甲烷

Jotheeswari Kothandaraman

与了解如何最好地捕获二氧化碳一样重要的是了解如何利用它。一项新的研究详细说明了二氧化碳是如何转化为甲烷的,甲烷是合成天然气的主要成分。在这里,PNNL的化学家和这项新研究的作者Jotheeswari Kothandaraman拿着一个甲醇的样本,它比甲烷的应用范围更广。|太平洋西北国家实验室

甲烷由公司制造2可再生的氢气为更廉价的碳捕获提供了一条新途径。

在他们的不断努力,使碳捕获更实惠,研究人员在能源部太平洋西北国家实验室的部门已经发展到转换捕获的二氧化碳(CO的方法2)转化成甲烷,甲烷是天然气的主要成分。

通过简化的长期过程,其中CO2转化为甲烷后,研究人员的新方法减少了进行反应所需的材料,燃料所需的能量,并最终降低了天然气的售价。

一种被称为EEMPA的关键化学物质使这一过程成为可能。EEMPA是pnnl开发的一种捕获CO的溶剂2从发电厂的烟道气,结合的温室气体,因此它可以被转化成有用的化学品。

今年早些时候,PNNL的研究人员透露,在发电厂使用EEMPA可以将碳捕获的价格降低19%,比标准工业成本低记录在案的最低碳捕获价格.现在,在2021年8月21日发表在该杂志上的一项研究中ChemSusChem该团队揭示了一个新的激励因素——使用更便宜的天然气来进一步降低成本。

与传统的甲烷转化方法相比,新方法所需的初始投资减少了32%。运营和维护成本降低了35%,使合成天然气的销售价格下降了12%。

甲烷在碳捕获中的作用

转换CO的不同方法2转化成甲烷的情况早已为人所知。然而,大多数工艺依赖于高温,而且通常过于昂贵,无法广泛用于商业用途。

除了地质开采,甲烷还可以从可再生或回收的CO中产生2可作为燃料或氢燃料2能量载体。虽然甲烷是一种温室气体,需要仔细的供应链管理,但它有许多用途,从家庭使用到工业过程,太平洋国家实验室的首席作者、化学家Jotheeswari Kothandaraman说。

“眼下在美国使用的天然气的大部分已经在地上的被抽出,” Kothandaraman说,”需求预计将增加随着时间的推移,即使是在减缓气候变化的途径。利用废CO由此产生的甲烷过程制2和可再生来源氢可以提供一种替代为公用事业公司和消费者寻找天然气与可再生组分和下部碳足迹“。

计算成本和捕获碳

探索将CO转化使用EEMPA的2Kothandaraman和她的同事研究了反应的分子基础,然后评估了550兆瓦发电厂大规模运行这一过程的成本。

传统上,工厂操作员可以捕获CO2通过使用之前它是从工厂烟囱释放出来,扑灭烟气特殊溶剂。但是,这些传统的溶剂有水的含量比较高,使得甲烷转化困难。

而使用EEMPA则可以减少这种反应所需的能量。节省成本的部分原因在于EEMPA生产CO的能力2溶解更容易,这意味着运行转换所需的压力更小。

作者的评估在CO中进一步确定了成本节约2通过EEMPA捕获可转化为甲烷现场。传统上,CO2从富含水的溶剂中汽提和发送到场外要被转换或地下储存。根据新的方法,捕获CO2可以用可再生氢并以简单的腔室中的催化剂,然后加热到在常规方法中用于制备甲烷的一半的压力下混合。

该反应是有效的,作者说,转换捕获CO的90%以上2甲烷,虽然最终的温室气体排放取决于什么甲烷是用来干什么的。而EEMPA捕获二氧化碳以上95%2排放在烟道气中。新工艺也会释放多余的热量,为发电提供蒸汽。

从CO中制造更多2

Kothandaraman说,论文中强调的化学过程是捕获CO的众多途径中的一种2可以用作原料来生产其它有价值的化学品。


西北国家实验室的研究人员正在开发从工业排放和大气中捕获二氧化碳的技术。在这里,碳管理和化石能源市场部门的经理Casie Davidson解释了二氧化碳减排技术以及它们可能如何大规模部署。资料来源:Casie Davidson |太平洋西北国家实验室的报告

她说:“当我能让这个过程对甲醇像对甲烷一样有效时,我会很高兴。”“这是我的长期目标。”Kothandaraman说,甲醇比甲烷有更多的应用,他一直在寻求从CO中产生甲醇的催化反应2大概有十年了。从捕获的CO中制造塑料2是团队计划探索的另一条路线。

“重要的是,我们不仅要捕获一氧化碳2SoCalGas公司的高级技术开发经理罗恩·肯特(Ron Kent)说,“这项研究为从废弃的CO中提取有价值的物质提供了一种成本效益高的途径。2”。

参考文献:《CO的综合捕获和转换》2使用水溶性后燃烧CO2捕集溶剂”由大卫Heldebrant,Jotheeswari Kothandaraman,约翰尼·萨维德拉洛佩兹,元江,埃里克D.瓦尔特,萨拉D.伯顿和Robert A. Dagle,2021年8月21日,ChemSusChem
DOI:10.1002 / cssc.202101590

这项研究是由SoCalGas和能源的技术商业化基金部和科学办公室的支持。

除了Kothandaraman,作者包括西北太平洋国家实验室的科学家约翰尼·萨维德拉·洛佩兹,元江,埃里克D.沃尔特,莎拉伯顿D.罗伯特A. Dagle和David J. Heldebrant,谁拥有在华盛顿州立大学的联合任命。

2评论关于“碳捕获变得更便宜:从二氧化碳中制造甲烷”

  1. 如果你对什么EEMPA代表,以及催化剂用于CO2甲烷转化读者会有所帮助。

  2. CO2不含有氢,所以你需要添加氢气(H2),使甲烷CH4,你需要精力去做它在著名的费托工艺。如果所有的成分不含有化石碳,你得到的化石不含碳氢化合物,包括甲烷,但如果你从燃烧化石甲烷(出地面)捕获来自废气CO2作为似乎在这个例子的情况下,则二氧化碳是化石不是免费的,所以甲烷不会任。

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