تكنولوجيا رخيصة لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون من غاز المداخن؟ 

رخيصة؟ عندما تسمع هذه الكلمة في سياق التقاط ثاني أكسيد الكربون، فأنت تريد على الفور التحقق مما يتحدث عنه المحاور بالضبط. غالبًا ما يتم فهم تكاليف رأس المال المنخفضة تحت مصطلح "الرخص" أو نسيان تكاليف التشغيل أو العكس. أو أنها تعني عمومًا تقليل تكلفة أجهزة غسل الغاز الأمينية الباهظة الثمن نسبيًا. دعونا نفهم دون أوهام.

أين يكمن "الرخص"؟ تفكيكها قطعة قطعة

وبغض النظر عن التسويق، فإن مفتاح الاقتصاد هو مصدر الغاز.غاز المداخنمن محطة توليد الطاقة الحرارية أو مصنع الأسمنت - هذا ليس ثاني أكسيد الكربون النقي. يوجد 10-25٪ ثاني أكسيد الكربون، والباقي عبارة عن نيتروجين وأكسجين ورطوبة، والأهم من ذلك - الشوائب: أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والغبار. المرحلة الأولى والأغلى من أي مرحلة "رخيصة"؟ التكنولوجيا هي التنظيف المسبق. إذا تجاهلت ذلك، فلا يجوز لك الذهاب إلى أبعد من ذلك: سيتم تسمم المحفزات، وسوف تتحلل المواد الماصة. لقد رأيت منشآت حيث أدت محاولات توفير المال على التنظيف إلى حقيقة أنه بعد ستة أشهر تحولت الممتزات إلى كتلة عديمة الفائدة. ذهبت الاستثمارات الرأسمالية إلى الصفر.

لذلك، عندما يتحدثون عن السعر المنخفض، أسأل دائمًا: “ما الذي يتضمنه السعر؟” في كثير من الأحيان، في المشاريع التجريبية، يتم النظر في تكلفة التخلص فقط في مرحلة الامتصاص/الامتزاز، "هل ننسى؟" حول تحضير الغاز وضغطه وتخزينه والخدمات اللوجستية للمنتج الناتج. السلسلة الكاملة هي حيث تكمن التكاليف الرئيسية. التكنولوجيا منخفضة التكلفة هي التكنولوجيا التي تقلل التكاليف في جميع أنحاء السلسلة، وليس في رابط واحد.

نقطة أخرى هي استهلاك الطاقة. يعد الغسل الأميني مكلفًا بسبب الحرارة الهائلة اللازمة لتجديد المحلول. إذن، "رخيصة؟" يجب أن يقوم البديل إما بتقليل هذه الطاقة بشكل جذري أو استخدام الحرارة المهدرة من نفس المصنع. على سبيل المثال، استخدم حرارة منخفضة الدرجة لتجديد أنواع جديدة من المواد الماصة أو العمل على مبادئ امتصاص الضغط المتأرجح (PSA/VSA)، والذي يعتبر أيضًا "شرهًا"؟ للضغط.

التمعدن: كثرة الضجيج ونتيجة الحجر

اتجاه عصري للغاية، والذي غالبا ما يتم تقديمه كعلاج سحري. الفكرة بسيطة: ربط ثاني أكسيد الكربون بالكربونات باستخدام النفايات (الخبث والرماد) أو السيليكات الطبيعية. يمكن أن تكون التكنولوجيا في الواقع غير مكلفة للتشغيل إذا كانت المواد الخام متوافرة. ولكن هنا نواجه حركية. تستمر العملية الطبيعية للكربنة الجيولوجية لآلاف السنين. لتسريعها إلى نطاق صناعي، تحتاج إما إلى ضغط عالي ودرجة حرارة عالية (الطاقة مرة أخرى!)، أو إلى محفزات/منشطات باهظة الثمن.

لقد شاركنا في مشروع لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون باستخدام خبث الفولاذ. وكانت الاختبارات المعملية مشجعة. ولكن عند التوسع، ظهرت مشاكل: عدم تجانس تركيبة الخبث من دفعة إلى أخرى، والحاجة إلى أفضل طحن له (استهلاك الطاقة)، ​​والأهم من ذلك، صعوبة تنظيم الاتصال المستمر للغاز مع المادة الصلبة في المفاعل. وكانت النتيجة إما إنتاجاً منخفضاً أو إنتاجاً ضخماً "باهظ الثمن". مفاعل. من الممكن نظريًا بيع المنتج - الكربونات، لكن تبين أن سوق هذه الكميات في المنطقة كان وهميًا. توقف المشروع في مرحلة التثبيت التجريبي. تجربة قيمة، ولكن ليس طفرة تكنولوجية.

الاستنتاج بشأن التمعدن: قد تكون هذه طريقة منخفضة التكلفة للتخلص منها، ولكن ليس التقاطها. إنه جيد للتطبيق النقطي، حيث يوجد مصدر ثاني أكسيد الكربون، ومصدر سيليكات، ومستهلك كربونات في مكان قريب. بالنسبة لغاز المداخن النموذجي الناتج من محطة للطاقة الحرارية، لا يزال الأمر صعبًا وغير مربح دائمًا.

المسارات البيولوجية: الطحالب وأكثر من ذلك

ربما يكون هذا هو الأكثر "طبيعية"؟ ووسيلة إعلامية جذابة. قم بزراعة الطحالب باستخدام ثاني أكسيد الكربون، ثم استخدمه في إنتاج الوقود الحيوي والأعلاف والأسمدة. يبدو وكأنه دورة مثالية. الواقع أقسى. عنصر التكلفة الرئيسي ليس المفاعل الحيوي نفسه، بل تحضير الغاز. الطحالب حساسة للغاية للشوائب، وخاصة أكاسيد الكبريت والنيتروجين. خدمتهم مباشرةغاز المداخن- يعني قتل الثقافة. مطلوب نفس التنظيف العميق تقريبًا كما هو الحال في الطرق الكيميائية.

التالي هو الضوء. للحصول على إنتاجية عالية، تحتاج إلى مساحة كبيرة وإضاءة جيدة (الضوء الاصطناعي يلتهم الاقتصاد بأكمله). بالإضافة إلى التحكم في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والمواد المغذية. ونتيجة لذلك فإن تكلفة احتجاز طن من ثاني أكسيد الكربون من خلال الطحالب في المناخات المعتدلة باهظة للغاية. ولا يمكن إنقاذ الاقتصاد إلا من خلال التكلفة المرتفعة للمنتج الحيوي النهائي (على سبيل المثال، الأدوية). بالنسبة لاستخدام الكربون بكميات كبيرة من محطات الطاقة الحرارية، فإن هذا ليس خيارًا بعد.

هناك طرق بيولوجية أكثر دنيوية، مثل استخدام ثاني أكسيد الكربون في البيوت الزجاجية لتكثيف نمو النباتات. هذه ممارسة فعالة ورخيصة نسبيًا، لكن نطاق إعادة التدوير محدود بمساحة الدفيئات الزراعية والموسمية.

الأغشية والمواد الممتزة: سباق هادئ للمواد

هذا هو المكان الذي تجري فيه حاليًا الأعمال البحثية الرئيسية، والتي تهدف على وجه التحديد إلى خفض التكاليف. والفكرة هي استبدال عملية استخلاص الأمينات كثيفة الاستهلاك للطاقة بفصل أسهل باستخدام مواد جديدة. الأغشية الخزفية والبوليمرية، والأطر المعدنية العضوية، والمواد الكربونية المسامية - والقائمة طويلة.

الأنظمة الهجينة ذات أهمية عملية. على سبيل المثال، لا تحاول فصل ثاني أكسيد الكربون النقي عن غاز المداخن، بل استخدم الأغشية للحصول على خليط غني (على سبيل المثال 50-70% من ثاني أكسيد الكربون)، والذي يمكن بعد ذلك استخدامه في العمليات التكنولوجية التي لا تتطلب درجة نقاء عالية. وهذا يقلل من تكاليف التشطيب والضغط. أنا على دراية بعمل الزملاء الصينيين، على سبيل المثال، منتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(موقعهم على الانترنت هوhttps://www.yzkjhx.ru). معهد التصميم هذا، الذي تم تأسيسه على أساس تكنولوجيا Huaxi، يعمل بنشاط على تقنيات فصل الغاز واستعادة الموارد. تشتمل محفظتهم على حلول يتم فيها دمج التخصيب المسبق للأغشية مع المرحلة النهائية من المعالجة اللاحقة، مما يؤدي إلى زيادة إجمالية في الطاقة. إنهم لا يعدون بالرخص؟ مثل كلمة سحرية، لكنهم يتحدثون عن تحسين التكلفة الإجمالية للملكية لعميل معين. وهذا نهج صادق.

المشكلة مع الممتزات والأغشية الجديدة هي الشيخوخة والتحجيم. إن كفاءة المختبر بالجرامات ومصنع تجريبي يعالج آلاف الأمتار المكعبة في الساعة هما شيئان مختلفان تمامًا. كيف سيكون سلوك المادة بعد 10000 دورة امتزاز-امتزاز في تدفق غاز حقيقي غير منقى؟ غالبًا ما تأتي الإجابة فقط من خلال اختبارات صناعية طويلة. وهذه منطقة خطر بالنسبة للمستثمر.

إذن ما هي النتيجة النهائية؟ عرض من الورشة

عالمية؟ رخيصة؟ التكنولوجيا لأي شخصغاز المداخنلا وربما لن تفعل ذلك. كل ذلك يأتي إلى الموقع. الحل الرخيص هو حل مخصص ومصمم لأنبوب معين. في مكان ما يمكن الوصول إلى حرارة رخيصة للتجديد - يمكنك التفكير في السوائل المتقدمة. يوجد في مكان قريب مقلع وسوق للأحجار المكسرة - يجدر النظر في التمعدن. توجد في مكان ما شبكة من خطوط أنابيب الغاز - يمكننا التفكير في أغشية لإنتاج ثاني أكسيد الكربون التجاري.

أكبر درس عملي تعلمته هو: لا تبدأ باختيار التكنولوجيا. ابدأ بتحليل شامل للغاز (ليس وفقًا لجواز السفر، ولكن بناءً على قياسات حقيقية في أوضاع تشغيل مختلفة للغلاية) وبفهم واضح لما ستفعله بثاني أكسيد الكربون الناتج. بيع أو تنزيل أو تخزين أو استخدام محليا؟ يعتمد الاقتصاد بنسبة 80% على هذه الإجابة.

وشيء آخر. في كثير من الأحيان؟ رخيصة؟ ولا يمكن العثور عليها في التكنولوجيا المتقدمة، ولكن في التكامل الكفء. الاستفادة من الحرارة المنخفضة، واستخدام البنية التحتية القائمة، والتآزر مع عمليات المصنع الأخرى. في بعض الأحيان، يعطي التحديث البسيط للمبادلات الحرارية وتحسين وضع الاحتراق تأثيرًا أكبر في تقليل الانبعاثات لكل روبل من التكلفة مقارنة بنظام الاحتجاز المعقد. لكن لسبب ما يتحدثون بشكل أقل عن هذا.

لذلك، أود أن أجيب على السؤال في العنوان بهذه الطريقة: هناك تقنيات رخيصة، لكنها ليست ملقاة على الرف. يتم إنشاؤها من قبل المهندسين والتقنيين لمهمة محددة، والجمع بين الحلول المعروفة، مع مراعاة الظروف المحلية والاقتصاد الحقيقي، وليس الورقي. وفي هذه العملية تجربة المعاهد التطبيقية المذكورةتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة، التي تعمل منذ عام 2013 ولديها رأس مال مصرح به، غالبًا ما تكون أكثر قيمة من الاكتشافات المخبرية رفيعة المستوى. إنهم ينظرون إلى المشكلة من النهاية - من المنتج وتكلفته، وهذا هو الطريق الصحيح نحو "الرخص" ذاته.