IT NAT

استفاده از فناوری برای طبیعت و محیط زیست سالم

IT NAT
امنیتجادهخشکی

دی اکسید کربن توسط مکانیسم ها جذب و به دام انداختن

تغییرات آب و هوا و گرم شدن کره زمین بسیار مورد توجه بین المللی است ، زیرا در 20 سال گذشته شاهد افزایش قابل توجه دمای هوای جهانی بوده ایم. گرم شدن کره زمین عمدتا به دلیل انتشار گازهای گلخانه ای ، از جمله بخار آب ، دی اکسید کربن (CO2) ، متان ، اکسید نیتروژن و کلروفلوئورکربن ها ایجاد می شود. CO2 در حال حاضر به عنوان عامل اصلی گرم شدن کره زمین تلقی می شود و صنعت ساخت و ساز منبع اصلی انتشار CO2 است. با هم ، ساختمان و ساخت و ساز مسئول 39٪ از کل انتشار کربن در جهان هستند ، با انتشار عملیاتی (از انرژی مورد استفاده برای گرم کردن ، خنک کردن و ساختمانهای سبک) 28٪. 11٪ باقیمانده از انتشار کربن تجسم یافته یا کربن “پیش رو” است که با مواد و فرایندهای ساختمانی در کل چرخه عمر ساختمان مرتبط است.

انتقال به سمت استانداردهای اصلی جریان خالص کربن نیاز به اقدام فوری برای دستیابی به آگاهی بیشتر ، نوآوری ، بهبود فرآیندهای محاسبه ، ردیابی و گزارش کربن مجسم ، اهداف کاهش داوطلبانه از صنعت و اجرای قوانین جدید در سطح شهر ، ملی و منطقه ای دارد. رویکردهایی مانند استفاده حداکثری از دارایی های موجود ، ترویج نوسازی به جای تخریب و جستجوی مدل های جدید بخشنامه ای که باعث کاهش اتکا به مواد اولیه فشرده کننده کربن می شود نیز مورد نیاز است. بنابراین شناختن روشهای به دام انداختن ضروری است. ترسیب کربن زمین شناسی شامل جداسازی و جذب دی اکسید کربن در محل انتشار است و به دنبال آن ذخیره در سازندهای زمین شناسی عمیق زیرزمینی انجام می شود. این فرآیند همچنین به عنوان جذب و ذخیره کربن (CCS) شناخته می شود.

دی اکسید کربن

جذب و ذخیره کربن برای رفع چالش های دی اکسید کربن توسط مکانیسم های جذب و به دام انداختن

جذب و ذخیره کربن (CCS) (یا جذب و ترسیب کربن یا کنترل و ترسیب کربن فرآیند جذب دی اکسید کربن ضایعات معمولاً از منابع بزرگ مانند سیمان است)کارخانه یا نیروگاه زیست توده ، حمل و نقل آن به یک محل ذخیره سازی ، و ذخیره آن در جایی که به جو وارد نخواهد شد ، به طور معمول یک تشکیل زمین شناسی زیرزمینی است. هدف جلوگیری از انتشار مقادیر زیادی CO2 در صنایع سنگین در جو است. این یک وسیله بالقوه برای کاهش مشارکت در گرم شدن کره زمین و اسیدی شدن اقیانوس ها از انتشار دی اکسید کربن از صنعت و گرمایش است. اگرچه CO2 برای اهداف مختلف ، از جمله افزایش بازیافت روغن ، به سازه های زمین شناسی تزریق شده است ، ذخیره سازی طولانی مدت CO2 مفهوم نسبتاً جدیدی است. جذب مستقیم هوا نوعی CCS است که CO2 را به جای منبع نقطه ای از هوای محیط پاک می کند.

سه مرحله اصلی برای جذب و ذخیره کربن (CCS) وجود دارد: به دام انداختن و جدا کردن CO2 از گازهای دیگر ، انتقال این CO2 گرفته شده به یک محل ذخیره سازی و ذخیره سازی آن CO2 بسیار دور از اتمسفر. کربن از یک منبع نیروگاه گرفته می شود به سه روش اساسی – پس از احتراق ، قبل از احتراق و احتراق سوخت اکسیژن.

با جذب کربن پس از احتراق ، CO2 پس از سوختن سوخت فسیلی گرفته می شود. سوزاندن سوخت های فسیلی چیزی به نام گازهای دودکش تولید می کند که شامل CO2 ، بخار آب ، دی اکسیدهای گوگرد و اکسیدهای نیتروژن است. در یک فرایند پس از احتراق ، CO2 از گازهای دودکش حاصل از احتراق سوخت فسیلی جدا شده و جذب می شود. این فرآیند در حال حاضر برای حذف CO2 از گاز طبیعی در حال استفاده است. بزرگترین مزیت استفاده از این فرآیند این است که به ما امکان می دهد نیروگاه های برق قدیمی را اضافه کنیم ، با افزودن یک “فیلتر” که به شما کمک می کند CO2 را هنگام عبور از دودکش یا دود ، به دام بیندازید. این فیلتر در واقع یک حلال است که دی اکسید کربن را جذب می کند.

با جذب کربن قبل از احتراق ، CO2 قبل از سوختن سوخت فسیلی به دام می افتد. این بدان معناست که CO2 قبل از اینکه توسط گازهای دودکش دیگر رقیق شود به دام افتاده است. ذغال سنگ ، روغن یا گاز طبیعی در اکسیژن خالص گرم می شود و در نتیجه مخلوطی از مونوکسیدکربن و هیدروژن ایجاد می شود. این مخلوط سپس در یک مبدل کاتالیزوری با بخار تصفیه می شود و سپس هیدروژن بیشتری به همراه دی اکسید کربن تولید می کند. این گازها به ته یک فلاسک خورانده می شوند. گازهای موجود در فلاسک به طور طبیعی شروع به افزایش می کنند ، بنابراین ماده شیمیایی به نام آمین در قسمت بالای آن ریخته می شود. آمین با CO2 متصل می شود و به پایین فلاسک می افتد. هیدروژن همچنان بالا می رود ، بالا و خارج از فلاسک.

با جذب کربن احتراق با سوخت اکسیژن ، نیروگاه سوخت فسیلی را در اکسیژن می سوزاند. این منجر به ایجاد مخلوط گازی می شود که بیشتر شامل بخار و CO2 است. بخار و دی اکسید کربن با خنک سازی و فشرده سازی جریان گاز از هم جدا می شوند. اکسیژن مورد نیاز این روش هزینه ها را افزایش می دهد ، اما محققان در حال توسعه تکنیک های جدید به امید کاهش این هزینه هستند. احتراق سوخت اکسید می تواند از ورود 90 درصد انتشار گازهای گلخانه ای به جو جلوگیری کند.

ذخیره سازی CO2
منبع- C2ES

مکانیسم های به دام انداختن برای رفع چالش های دی اکسید کربن توسط مکانیسم های جذب و به دام انداختن

اکنون این فرآیندها کشف شده است که زمان آن فرا رسیده است که مکانیزم های به دام انداختن جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن که در زیر توضیح داده شده است.

به دام انداختن سازه

مهمترین عامل برای ایمن سازی CO2 وجود سنگی ضخیم و ریز بافت است که به عنوان یک مهر و موم در بالای مخزن ترسیب عمل می کند. مهر و موم باید نفوذ پذیری م effectiveثر و مانع مویرگی در برابر مهاجرت به سمت بالا را فراهم کند.

به دام انداختن مویرگ ها

این فرآیند که بعضاً به عنوان به دام انداختن فاز باقیمانده شناخته می شود ، پس از توقف تزریق و شروع به نفوذ آب در توده CO2 ، CO2 را به دام می اندازد. لبه عقب CO2 بی حرکت است و باعث کاهش سرعت مهاجرت می شود. به دام انداختن مویرگ به ویژه برای ترسیب در سفره های زیر آب که فاقد بسته ساختاری هستند ، مهم است.

به دام انداختن باقیمانده

این مرحله به دام انداختن خیلی سریع اتفاق می افتد زیرا سنگ متخلخل مانند یک اسفنج سفت و محکم عمل می کند. از آنجا که CO 2 بحرانی تزریق می شود ، در حین حرکت از درون سنگ متخلخل ، مایعات را جابجا می کند. با ادامه حرکت CO 2 ، مایعات دوباره جایگزین آن می شود ، اما برخی از CO 2 به عنوان قطره های جدا شده – یا باقیمانده – در منافذ که بی حرکت هستند ، مانند آب درون اسفنج باقی خواهد ماند. این روغن اغلب به همین ترتیب برای میلیون ها سال نگهداری می شد.

به دام انداختن حلالیت

همانطور که قند در چای حل می شود ، CO 2 در مایعات دیگر در حالت گازی و فوق بحرانی خود حل می شود. این مرحله در فرآیند به دام انداختن شامل حل شدن CO 2 در آب نمک (یا آب نمک) است که از قبل در سنگ متخلخل وجود دارد. فقط به عنوان یک بطری آب گازدار است که در واقع کمی سنگین تر از همان بطری پر از آب هنوز هم، پس از این آب نمک حاوی CO 2 چگال تر از مایعات اطراف آن است و به همین ترتیب به پایین تشکیل سنگ در طول زمان را غرق خواهد کرد، به دام انداختن CO 2 حتی با اطمینان تر.

به دام انداختن مواد معدنی

این مکانیسم زمانی اتفاق می افتد که CO2 محلول به طور مستقیم یا غیرمستقیم با مواد معدنی موجود در تشکیل زمین شناسی واکنش نشان دهد و باعث رسوب رساندن مواد معدنی کربنات شود. به دام انداختن مواد معدنی جذاب است زیرا می تواند CO2 را برای دوره های طولانی بی حرکت کند. با این حال ، تصور می شود که این فرآیند نسبتاً کند است زیرا به انحلال مواد معدنی سیلیکات بستگی دارد ، بنابراین تأثیر کلی آن ممکن است برای ده ها تا صدها سال یا بیشتر تحقق نیافته باشد.

این فرایندهای به دام انداختن طی سالهای متمادی با نرخهای مختلف از روزها به سالها تا هزاران سال انجام می شود ، اما به طور کلی ، CO 2 ذخیره شده زمین شناسی با گذشت زمان با امنیت بیشتری گرفتار می شود.

عوامل زمين شناسي مطلوب مورد نياز است

درک اساسی از فرایندهای زمین شناسی ، هیدرولوژیکی ، ژئومکانیکی و ژئوشیمیایی کنترل کننده سرنوشت و مهاجرت CO2 در سطح زیرزمینی برای ایجاد پایه ای برای توسعه روش ها برای توصیف مکان های ذخیره سازی و انتخاب مکان هایی با حداقل خطر نشت ، ضروری است. با این حال ، حتی در یک محل ذخیره سازی خوب ، روشهای مهندسی باید بهینه شوند تا از یکپارچگی مخزن اطمینان حاصل شود. نظارت نقش اساسی در مشاهده رفتار CO2 ، در کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل های پیش بینی و ارائه هشدارهای اولیه در مورد قریب الوقوع بودن نشت خواهد داشت. در صورت تهدید یا نشت واقعی ، اقدامات احیاiation کننده ، مانند اتصال چاه های رها شده ، مورد نیاز است. برای اطمینان از دقت کافی در مکان یابی ، مهندسی ، بهره برداری ، نظارت و بازسازی پروژه های ذخیره سازی CO2 ، یک زیرساخت نظارتی مورد نیاز است. سرانجام،

انبار زمین شناسی
SOURCE- انجمن سلطنتی شیمی

سناریوی هند برای دی اکسید کربن با مکانیسم های جذب و به دام انداختن

هند به سرعت در حال اتخاذ روشهایی برای مقابله با چالشهای دی اکسیدکربن با مکانیسمهای جذب و به دام انداختن است. با نام های بزرگی که برای انتشار کربن همکاری می کنند ، کاملاً مشهود است که نیاز به زمان است. در زیر چند پروژه برجسته و برخی پروژه هایی که در هند تولید می شوند مربوط به جذب دی اکسید کربن است.

جذب CO2 توسط Carbon Clean Solutions – راهگشا

در سال 2016 ، دستیابی به موفقیت در تولید محصولات مفید از انتشار CO2 با گرمایش سیاره ها در جنوب هند انجام شده است. یک کارخانه در بندر صنعتی توتیکورین در حال گرفتن دی اکسید کربن از دیگ بخار خود با استفاده از زغال سنگ بود و از آن برای تولید جوش شیرین استفاده می کرد. مهمتر از همه ، این فناوری بدون یارانه در حال اجرا بود ، که پیشرفت بزرگی در فناوری جذب کربن است زیرا برای دهه ها زیر هزینه های بالا و حمایت های ولرم دولت کمرنگ شده است. شرکت سازنده فرآیند توتیکورین گفت که مواد شیمیایی 60،000 تن CO2 در سال و این فناوری را مسدود می کند. ki جدید در Tuticorin Alkali Chemicals نصب شد. این شرکت اکنون از CO2 دیگ بخار خود برای تهیه جوش شیرین استفاده می کند – یک ماده شیمیایی پایه با طیف وسیعی از کاربردها از جمله تولید شیشه ، شیرین کننده ها ، مواد شوینده و محصولات کاغذی.

Tuticorin Alkali Chemicals and کودهای شیمیایی با مسئولیت محدود (TFL) در Thoothukudi در حال بررسی تعطیلی پس از قطع منبع CO2 (ماده اولیه برای کارخانه) بود. Carbon Clean Solutions (CCS) ، که توسط Aniruddha Sharma (مدیر عامل) و Prateek Bumb (CTO) تأسیس شده است ، با راه حل ابتکاری خود برای کمک به پایدار ماندن TAC وارد عمل شد. CCS توسط Blume Ventures پشتیبانی می شود ، كه همچنین یكی از سرمایه گذاران FactorDaily است. مخترعان فرآیند جدید ، دو شیمیدان جوان در موسسه فناوری هند در خاراگپور هستند. آنها نتوانستند منابع مالی هند را پیدا کنند و در عوض مورد استقبال دولت انگلیس قرار گرفتند ، این کشور کمک های بلاعوض و وضعیت کارآفرینی ویژه ای را ارائه می دهد که از طریق مرز انگلیس به آنها کمک می کند.

Carbon Clean Solutions می گوید که این فناوری را قبلاً به شرکت دوم فروشنده کارخانه دیگری ، در هند فروخته است. بر خلاف اولین کارخانه در مقیاس کوچک که CO2 را به خاکستر سودا تبدیل می کند ، احتمالاً در گیاه دوم از CO2 برای تولید کود استفاده می شود. جزئیات مشخص نمی شود

دی اکسید کربن
منبع- کوارتز

شرح تصویر – Aniruddha Sharma و Prateek Bumb از Carbon Clean Solutions

تیم Dalmia Cement (بهارات) Limited و Carbon Clean Solutions برای ساخت بزرگترین کارخانه Carbon Capture در صنعت سیمان همکاری می کنند

سیمان Dalmia (Bharat) Limited ، یکی از بزرگترین شرکتهای بزرگ تولید سیمان هند و زیرمجموعه Dalmia Bharat Limited ، در سپتامبر 2019 اعلام کرد که در کارخانه سیمان خود در تامیل نادو ، هند یک تاسیسات بزرگ 500000 تن در سال ایجاد می کند. سیمان Dalmia (Bharat) Limited با Carbon Clean Solutions Limited (CCSL) انگلستان ، پیشرو در فناوری جداسازی دی اکسید کربن (CO2) کم هزینه برای ارائه فناوری و خدمات عملیاتی نیروگاه براساس فناوری اختراع شده CDRMax ، تفاهم نامه همکاری امضا کرده است. در حال حاضر ، کارخانه های جذب کربن در مقیاس کوچک در چند کارخانه سیمان در چین و اروپا به بهره برداری رسیده اند. با این حال ، یک کارخانه بزرگ نمایشی با این ظرفیت هنوز در صنعت سیمان برنامه ریزی یا اعلام نشده است.

ONGC ، روغن هند برای کاهش انتشار کربن دست به دست هم می دهند

سرگرد انرژی ONGC برای تزریق دی اکسید کربن گرفته شده از پالایشگاه Koyali IOC در گجرات برای بهبود بازیافت روغن با شرکت نفت هند همکاری کرده است. این یادداشت تفاهم با هدف ایجاد چارچوبی برای همکاری متقابل سودمند در بهبود بازیافت روغن مبتنی بر دی اکسید کربن به عنوان یک روش استفاده و ذخیره سازی جذب کربن (CCUS) است. CCUS شناخته شده است که یک روش موثر در بهبود بازیافت روغن در سطح جهانی است و به طور فزاینده ای نقش مهمی در دستیابی به رسالت خنثی سازی کربن دارد. ایده تفاهم نامه تکرار داستان موفقیت جهانی در هند است.

همکاری تحت این تفاهم نامه بر توسعه کارخانه جذب دی اکسیدکربن در پالایشگاه Koyali نفت هند با فناوری جذب کربن مناسب ، توسعه مدل تجاری ، افزایش تولید روغن داخلی از طریق بازیافت روغن افزایش یافته بر پایه دی اکسید کربن در میدان گندار متمرکز است. علاوه بر این ، گنجاندن این پروژه به عنوان بخشی از اقدامات ملی برای كاهش انتشار ، برای حمایت از اهداف توسعه كم كربن در این كشور است. این پروژه یک بعد جدید به چشم انداز ملی CCUS اضافه می کند و زندگی جدیدی را به میادین نفتی رسیده بلوغ ONGC منتقل می کند. منحنی یادگیری از این تلاش ، یک پایگاه دانش برای گسترش بیشتر استقرار CCUS در هند ایجاد می کند.

نتیجه

شهرنشینی سریع و رشد صنعتی باعث افزایش نیاز به زیستگاه برای افراد بیشتری در مناطق شهری می شود. همچنین منجر به افزایش سبک زندگی مردم می شود. هم صنعت و هم سبک زندگی بالا به انرژی بیشتری نیاز دارند ، در نتیجه ، تقاضای برق پس از انقلاب صنعتی به شدت افزایش یافته است. اما برای پایداری و حفظ اکوسیستم باید آن را کنترل کنیم. فرآیندها و مکانیسم های دام برای جلوگیری از چالش رسیدگی به دی اکسید کربن بالا می روند.