更便宜的碳捕获正在进行中 - 马拉松研究努力推动降低成本

两阶段闪光配置

这个动画描绘了两阶段闪速结构,这是一项新研究中描述的几个过程之一,该研究详细描述了太平洋西北国家实验室开发的溶剂EEMPA如何从电厂排放的烟气中捕获碳。从左到右,EEMPA(红色)首先与烟气(黑色)相互作用,吸收二氧化碳。然后,作为一种饱和溶剂(蓝色),EEMPA在高低压罐中被剥离二氧化碳。最后,被剥离的溶剂被重新引入二氧化碳吸收器,在那里重新开始这一过程。资料来源:太平洋西北国家实验室,迈克尔·帕金斯制作

PNNL开发的溶剂破坏屏障,捕获碳以少于工业对应物。

作为降低碳捕获成本的马拉松式研究的一部分,化学家们现在已经展示了一种捕获二氧化碳(CO2),与目前的商业技术相比,成本降低了19%。与商业技术相比,新技术完成同样的任务所需的能源减少了17%,超越了阻碍其他形式的碳捕获在工业上广泛使用的障碍。它可以很容易地应用于现有的捕获系统中。

在一项发表于2021年3月版的研究中国际温室气体控制杂志,researchers from the U.S. Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory—along with collaborators from Fluor Corp. and the Electric Power Research Institute—describe properties of the solvent, known as EEMPA, that allow it to sidestep the energetically expensive demands incurred by traditional solvents.

“EEMPA有一些很有前途的特性,”该研究的第一作者、化学工程师袁江(音)说。“它可以在不含水量高的情况下捕获二氧化碳,所以它是水稀的,而且比其他水稀溶剂的粘性小得多。”

碳捕获方法是多种多样的。它们的范围从含水胺 - 通过当今商业上可获得的捕获单元进行的水性富含溶剂,江泽民用作滤过有限公司的能效膜的工业比较2来自发电厂排放的烟道气。

目前的大气co.2水平飙升得更高这是近年来近80万年来的最高纪录,2019年达到了409.8 ppm的新纪录。有限公司2主要是通过化石燃料燃烧等人类活动释放出来的,如今大气中的浓度比工业化前水平高出47%。

每一单位的成本为4 - 5亿美元,商业技术可以捕获每公吨CO大约58.30美元的碳2,根据一项能源部分析。根据Jiang的研究,EEMPA可以吸收CO2从发电厂烟气和后来将其释放为纯粹的CO2每公吨仅需47.10美元,为发电厂运营商提供了额外的技术选择来捕获他们的CO2

江的研究描述了发电厂在使用EEMPA时可以采用的七个过程,从类似于20世纪30年代技术所描述的简单设置,到更复杂的多阶段配置。Jiang对一个550兆瓦燃煤电厂运行这一过程的能源和材料成本进行了建模,发现每一种方法的成本接近每公吨47.10美元。

解决溶剂的问题

由罗伯特底部提交的1930年播种的溶剂基碳捕获技术的第一种已知专利之一。

“我不骗你,”这项新研究的合著者、绿色化学家大卫·赫尔德布兰特说。“91年前,巴顿特使用了几乎相同的工艺设计和化学方法来解决我们现在所知道的21yabovip2021世纪的问题。”

提取CO的化学过程2从燃烧后的气体基本上保持不变:富水的胺与烟气混合,吸收CO2然后稍后剥离气体,然后被压缩和储存。但水性胺有局限性。因为它们是富含水的,它们必须在高温下煮沸以去除CO2然后冷却后再重新使用,导致成本上升。

“我们想从另一边击中它并询问,为什么我们没有使用21世纪化学?”yabovip2021Heldebrant说。因此,在2009年,他和他的同事们开始设计水贫溶剂作为替代溶剂。前几种溶剂太粘稠,不能使用。

“‘看,’”他回忆起行业伙伴说,“‘你的溶剂被冻结了,变成了玻璃。我们不能这么做。’所以我们说,好吧。接受挑战。”

在接下来的10年里,PNNL团队以克服“粘度障碍”为明确目标改进了溶剂的化学性质。yabovip2021事实证明,关键在于使用能促进内部氢键的分子排列方式,从而使更少的氢原子与邻近分子相互作用。

Heldebrant把孩子们跑过球坑做了一个比较:如果两个孩子在经过时牵着对方的手,他们会慢慢移动。但如果它们握住自己的手,它们就会变成两个更小、移动更快的物体。内部的氢键也使得整体上能相互作用的氢原子更少,类似于将球从凹坑中移除。

旋转到塑料

该团队的溶剂曾经像蜂蜜一样粘稠,现在却像水壶里的水一样流动。EEMPA的粘度比PNNL之前的水贫溶剂配方低99%,现在几乎与商业溶剂相当,允许它们在现有的基础设施中使用,而现有的基础设施主要是由钢铁建造的。该团队发现,用塑料代替钢材可以进一步降低设备成本。

钢材昂贵,昂贵的船舶昂贵,并且随着时间的推移而倾向于与溶剂接触时腐蚀。在十分之一的重量,用塑料代替钢材可以使每公吨的总成本再降低5美元,根据2019年江领导的一项研究。

与塑料配对为EEMPA提供另一个优点,其反应表面积在塑料系统中升高。因为传统的含水胺也不能“湿润”塑料(想想在Teflon上的水串珠),这一优势是新溶剂的独特性。

PNNL团队计划在2022年生产4000加仑的EEMPA,在阿拉巴马州谢尔比县的国家碳捕获中心的测试设施中进行0.5兆瓦的分析,该项目由电力研究所与国际三角研究所合作领导。他们将继续进行更大规模的测试,并进一步改进溶剂的化学性质,以达到美国能源部的目标,部署可以捕获CO的商业可用技术yabovip20212以2035年,每公吨每吨30美元的费用。

参考文献:Jiang Yuan, Paul M. Mathias, Charles J. Freeman, Joseph a . Swisher, Richard F. Zheng, Greg a . Whyatt and David J. Heldebrant, 2021年2月17日,“使用单组分水贫溶剂进行燃烧后碳捕集的各种工艺配置的技术经济比较”国际温室气体控制杂志
DOI: 10.1016 / j.ijggc.2021.103279

这项研究是由美国能源部化石能源办公室资助的。

7点评论关于“更便宜的碳捕获正在进行——马拉松式的研究努力降低成本”

  1. 约翰·保罗·约瑟夫·亨特|2021年3月19日下午6:38|回复

    举起手说,好吧,成交,然后我慢慢离开,转向2006年CNET的文章,pc制造了大量的二氧化碳。

  2. 仅烟气处理成本的20%改善不接近所需的内容。另外,这种制品很少提及用捕获的CO2完成的内容。在某些情况下,它已被用于刺激化石燃料生产。

    那些设定里程碑日期(比如2035年)的人通常对以下语句一无所知。

    联合国秘书长:世界只有不到两年的时间来避免“失控的气候变化”
    https://thehill.com/policy/energy-environment/406291-un-chief-the-world-has -less-than-2-years-to-avoid-runaway-climar

  3. 我宁愿人们对其他形式的碳捕获感兴趣。政治上没有其他形式的碳捕获,这不是碳捕获的一种形式,它是创造性的会计,减少排放被认为是捕获和存储。

  4. 结束就在这里。|2021年3月20日下午12:47|回复

    碳捕获是谎言。
    直接从太阳获得能量
    而不是试图从岩石中得到它是唯一的未来。

    煤和石油杀死了我们的星球
    任何试图从正面看煤炭的人都应该被回避。
    政治行动者回收。

    20年后,少数活着的人会想知道为什么。为什么植物死了,
    为什么天空变红了。

    饿得连死人都挖出来了。

  5. 嘿,弗农Brechin:
    另一位联合国高级官员在讨论为什么中国、印度和其他国家可以等上几十年,被困在了巴黎协议的热门话题上:该协议是为了实现财富再分配。
    附注:这不是美国参议院批准的条约

  6. 我发现了关于碳捕获项目的这一点
    https://www.climatechangenews.com/2020/11/06/mangrove-revival-tree-planting-financing-womens-businesses-kenya/

    我将它与将钱进行比较,将钱花钱植物红树林。它捕获了其他树种植物的碳。但易于飓风扭转它的碳捕获。

  7. 17%的降幅微不足道。用溶剂捕集二氧化碳所需的能量相当大,使其使用过于昂贵。它还忽略了压缩二氧化碳并通过管道将其储存到地下的额外成本

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