استخلاص ثاني أكسيد الكربون من الدخان بطريقة رخيصة؟ 

عندما تسمع عن إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون بسعر رخيص، فإن أول ما يتبادر إلى ذهنك هو مجرد حيلة تسويقية أخرى. الجميع يريد حلاً بسيطًا وغير مكلف، ولكن في الواقع هذه الكلمات عادة ما تخفي إما تكنولوجيا غير ناضجة أو تجاهلًا تامًا لرأس المال وتكاليف التشغيل. وبما أنني عملت بنفسي في مشاريع الالتقاط، سأكون صادقًا: فالرخيصة لا تعني أبدًا الفعالية على المدى الطويل، خاصة عندما يتعلق الأمر بمخاليط الغاز المعقدة مثل غازات المداخن. لكن بعض الأساليب يمكن أن تقلل التكاليف إذا تم تقييم جميع معايير المدخلات بشكل صحيح ولم تسعى جاهدة لتحقيق العالمية.

ماذا يوجد خلف الدخان ولماذا هو مهم

الدخان ليس مجرد ثاني أكسيد الكربون. هذا عبارة عن مزيج من N2، O2، وبخار الماء، وأكسيد الكبريت، وأكاسيد النيتروجين، والرماد المتطاير وعشرات الشوائب الأخرى، التي يعتمد تركيزها على وضع الوقود والاحتراق. نادرًا ما يتجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون في مثل هذا التدفق 10-15%، مما يضع حدًا على الفور للعديد من الطرق الرخيصة المصممة للتيارات النقية أو المركزة. لا يقتصر عنصر التكلفة الرئيسي على كيمياء ربط ثاني أكسيد الكربون نفسها، بل على تحضير الغاز: التنظيف، والتجفيف، والضغط. إن تجاهل هذه المرحلة يعني الحكم على النظام بالفشل السريع، على سبيل المثال، بسبب التسمم بالمحفز أو التآكل.

أتذكر أحد المشاريع في محطة صغيرة للطاقة الحرارية حيث حاولوا استخدام الفصل الغشائي دون إزالة ثاني أكسيد الكبريت بشكل مناسب. فشلت الأغشية في غضون ستة أشهر، وقضت تكلفة الاستبدال على كل المدخرات المتوقعة. الخلاصة: الرخص في مرحلة التصميم يؤدي إلى تكاليف متعددة لاحقًا. أنت بحاجة إلى إلقاء نظرة على دورة الحياة الكاملة، وليس سعر المعدات.

ومن الجدير بالذكر هنا نهج بعض معاهد التصميم المتخصصة في الحلول المعقدة. على سبيل المثال،تشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(موقعهم على الانترنت هوhttps://www.yzkjhx.ru) يضع نفسه كمعهد تم إنشاؤه لتنفيذ المشاريع التكنولوجية. في ممارساتهم، انطلاقا من البيانات المفتوحة، غالبا ما يتم العثور على المبدأ التالي: أولا، جمهور عميق لمصدر انبعاث محدد، ثم اختيار التكنولوجيا أو تطويرها. هذا معقول. إنهم لا يبيعون حلاً معبأً لجميع المناسبات، ولكنهم يعملون وفقًا للشروط المحددة للعميل، مما قد يؤدي في النهاية إلى تقليل التكاليف الإجمالية.

أين يجب أن يذهب ثاني أكسيد الكربون المحتجز؟ مسألة الربحية

في الواقع، إعادة التدوير هي الكلمة الأساسية. إذا تم دفن ثاني أكسيد الكربون ببساطة، فهذه تكلفة صافية. ولكي تؤتي هذه العملية ثمارها على الإطلاق، يجب أن يكون هناك سوق أو تطبيق مفيد محليًا. والطرق الأكثر وضوحا هي إنتاج الثلج الجاف، أو استخدام الدفيئة، أو الحقن لاستخلاص النفط، أو تصنيع مواد كيميائية مثل اليوريا. لكن كل طريق له حدوده الخاصة من حيث الحجم والنظافة والخدمات اللوجستية.

في رأيي، فإن السيناريو الأكثر واقعية للعديد من المؤسسات هو الاستخدام في الدورة التكنولوجية الخاصة بها. على سبيل المثال، إذا كان المصنع ينتج الكربونات أو البيكربونات، فإن ثاني أكسيد الكربون المحتجز يصبح مادة خام، وليس نفايات. ولكن هنا مرة أخرى تطرح مسألة النقاء. يتطلب التركيب الكيميائي غالبًا ثاني أكسيد الكربون بمحتوى شوائب أقل من 0.5%. إن تحقيق هذا النقاء من غاز المداخن هو مهمة غير تافهة ومكلفة.

وكانت هناك تجربة مع مصنع صغير لإنتاج الصودا. لقد اعتمدنا على الاستخدام الرخيص لثاني أكسيد الكربون من بيت الغلايات الخاص بنا. ولكن بعد حساب تكلفة التنقية إلى الحالة المطلوبة، اتضح أن شراء ثاني أكسيد الكربون السائل من مورد خارجي كان أرخص. تم إلغاء المشروع. هذا خطأ نموذجي - عدم حساب السلسلة حتى النهاية، حتى المنتج النهائي.

التقنيات التي تدعي أنها رخيصة

إذا وضعنا الخيال العلمي جانبًا، فما الذي ينظر إليه الناس حقًا اليوم؟ أولا،تنقية أمين- كلاسيكي من هذا النوع. إنها ليست جديدة، ولكن يتم تحسينها باستمرار: تظهر أمينات جديدة أكثر مقاومة للشوائب وتتطلب طاقة أقل للتجديد. لا يمكن تسميتها رخيصة بسبب ارتفاع تكاليف الطاقة، ولكن بالنسبة للمصادر الكبيرة، غالبًا ما يكون هذا هو التوازن الأمثل بين الموثوقية والتكلفة.

ثانيا،الامتزاز على المواد الصلبة(MOF، الزيوليت، الكربون المنشط). الميزة الرئيسية هنا هي احتمالية انخفاض استهلاك الطاقة للامتزاز، على سبيل المثال، عن طريق الفراغ أو تغير درجة الحرارة (TSA/VSA). لكن المواد باهظة الثمن، وقد تنخفض قدرتها وانتقائيتها بشكل حاد في ظل ظروف الدخان الحقيقي. رأيت تركيبًا تجريبيًا باستخدام الزيوليت - بعد شهر من التشغيل بالغاز من غلاية الفحم، انخفضت الكفاءة بنسبة 40% بسبب انسداد المسام ببقايا الكبريت والرطوبة.

ثالثا،التمعدن— ربط ثاني أكسيد الكربون بالكربونات باستخدام النفايات (الخبث والرماد). تبدو مثالية ورخيصة: النفايات + ثاني أكسيد الكربون = منتج مفيد. لكن حركية العملية بطيئة للغاية، وتتطلب مساحات كبيرة، والمنتج النهائي - نفس الكربونات - له تكلفة ضئيلة. لا تضاف العوامل الاقتصادية إلا إذا كانت هناك غرامات على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ورسوم التخلص من النفايات. في الوقت الحالي، يعد هذا حلاً متخصصًا أكثر.

أين تبحث عن المدخرات؟ الخبرة من الممارسة

إن الادخار الحقيقي لا يأتي من التكنولوجيا السحرية، بل من التكامل والتآزر. الأول هو استخدام الحرارة المنخفضة الدرجة. يتطلب تجديد المحلول الأميني طاقة. إذا كانت نفس المحطة لديها حرارة مهدرة (على سبيل المثال، من معدات التبريد)، فيمكن استخدامها للتدفئة، مما يقلل من تكاليف الطاقة الخارجية.

والثاني هو تجنب التنظيف المفرط. ليست هناك حاجة دائمًا لثاني أكسيد الكربون بدرجة نقاء 99.9%. بالنسبة لبعض التطبيقات، مثل الأسمدة المسببة للاحتباس الحراري، تكون بعض الشوائب مقبولة. أنت بحاجة إلى معرفة متطلبات المستهلك بوضوح وعدم الدفع الزائد مقابل درجة غير ضرورية من التنقية. يبدو هذا واضحا، ولكن في مرحلة التصميم غالبا ما يتم نسيانه، وتحديد المعلمات القياسية.

ثالثا، النمطية وقابلية التوسع. في بعض الأحيان يكون من الأرخص تركيب عدة تركيبات معيارية صغيرة عند مصادر دخان مختلفة بدلاً من تشغيل خطوط أنابيب الغاز إلى مصدر مركزي واحد. وهذا يقلل من تكاليف البنية التحتية ويسمح بتشغيل النظام على مراحل. يتم أحيانًا تقديم أساليب معيارية مماثلة من قبل شركات مثلتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة، التي تعمل كمعهد تصميم، تكمن قوتها في تكييف الحلول القياسية لموقع معين وقيود البنية التحتية الخاصة به.

الاستنتاجات: هل هناك شيء اسمه إعادة التدوير الرخيصة؟

باختصار، لا، غير موجود. هناكالأمثلوالتخلص العقلاني. ويمكن تخفيض تكلفتها بنسبة 20-30%، وأحيانًا أكثر، إذا تم تحليل الدورة بأكملها بعناية: بدءًا من تكوين غاز المداخن والموارد المتاحة (الحرارة والنفايات والمساحة) وحتى متطلبات المنتج النهائي والخدمات اللوجستية. إن السباق من أجل أن تكون رخيصة على الورق يؤدي دائمًا إلى الفشل.

الشيء الأكثر أهمية هو ألا نبدأ باختيار التكنولوجيا، بل بالتحليل الفني والاقتصادي العميق لمنشأتك الخاصة. وبدون ذلك فإن أي حديث عن التكلفة هو مجرد تخمين. تحتاج إلى حساب النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية لشروط محددة، وعدم أخذ الأرقام المتوسطة من الكتيبات الإعلانية.

وأخيرًا: العالم يتغير. فأسعار الحصص آخذة في الارتفاع، وتظهر إعانات جديدة، وتتطور التكنولوجيات. وما كان غير مربح قبل خمس سنوات قد يصبح قابلاً للتطبيق غدًا. ولذلك فإن المهارة الأساسية لا تكمن في إيجاد حل جاهز ورخيص، بل في القدرة على تصميم نظام بمرونة ليتناسب مع الظروف الاقتصادية والتنظيمية المتغيرة. وهذا هو بالضبط ما تساعده معاهد التصميم المتخصصة، التي لا تتمثل مهمتها في بيع المعدات، بل في إنشاء سلاسل تكنولوجية عاملة ومجدية اقتصاديًا.