Entä jos olisi mahdollista vain imeä kaikki haitalliset epäpuhtaudet ilmasta, jotta niistä ei olisi niin haittaa? Entä jos olisi myös mahdollista muuttaa nämä ilman epäpuhtaudet takaisin fossiilisiksi polttoaineiksi tai mahdollisesti ympäristöystävällisiksi biopolttoaineiksi? Miksi sitten voisimme huolestuttaa paljon vähemmän savua, hengityselinsairauksia ja vaikutuksia, joita näiden kaasujen korkeilla pitoisuuksilla on planeetalla.
Tämä on hiilidioksidin talteenoton perusta, suhteellisen uusi konsepti, jossa hiilidioksidia otetaan talteen pistelähteissä - kuten tehtaissa, maakaasulaitoksissa, polttoainetehtaissa, suurissa kaupungeissa tai muissa paikoissa, joissa tiedetään olevan suuria hiilidioksidipitoisuuksia. . Tämä hiilidioksidi voidaan sitten varastoida tulevaa käyttöä varten, muuntaa biopolttoaineiksi tai yksinkertaisesti laittaa takaisin maahan, jotta se ei pääse ilmakehään.
Kuvaus:
Kuten monet muutkin viimeaikaiset kehityssuunnat, hiilidioksidin talteenotto on osa uutta menettelytapakokonaisuutta, joka tunnetaan yhdessä geoinsinöörinä. Näiden menettelyjen tarkoituksena on muuttaa ilmastoa ilmaston lämpenemisen vaikutusten torjumiseksi, yleensä kohdistamalla yksi tärkeimmistä kasvihuonekaasuista. Teknologia on ollut olemassa jo jonkin aikaa, mutta vasta viime vuosina sitä on ehdotettu välineeksi myös ilmastomuutoksen torjumiseksi.
Hiilidioksidin talteenottoa käytetään nykyisin useimmiten laitoksissa, jotka luottavat fossiilisten polttoaineiden palamiseen sähkön tuottamiseksi. Tämä prosessi suoritetaan yhdellä kolmesta perusmenetelmästä - jälkipoltossa, esipoltossa ja happipolttoaineessa. Jälkipoltossa tapahtuu hiilidioksidin poisto fossiilisten polttoaineiden palamisen jälkeen ja muuttuu savukaasuksi, joka koostuu CO2: sta, vesihöyrystä, rikkidioksidista ja typenoksidista.
Kun kaasut kulkevat savupiipun tai savupiipun läpi, hiilidioksidin sieppataan “suodattimella”, joka todella koostuu liuottimista, joita käytetään absorboimaan CO2 ja vesihöyry. Tämä tekniikka on tehokas siinä mielessä, että tällaisia suodattimia voidaan jälkiasentaa vanhemmille laitoksille välttäen kalliiden voimalaitosten kunnostustarpeita.
Edut ja haasteet:
Näiden prosessien tulokset ovat toistaiseksi olleet rohkaisevia - niillä on mahdollisuus, että jopa 90% hiilidioksidista poistuu päästöistä (laitostyypistä ja käytetystä menetelmästä riippuen). On kuitenkin huolta siitä, että jotkut näistä prosesseista lisäävät voimalaitosten kokonaiskustannuksia ja energiankulutusta.
Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) vuoden 2005 raportin mukaan lisäkustannukset ovat 24–40 prosenttia hiilivoimalaitoksissa, 11–22 prosenttia maakaasualaitoksissa ja 14–25 prosenttia hiilellä tapahtuvan kaasuttamisen yhdistetyssä kierrossa järjestelmiin. Lisäenergiankulutus luo myös enemmän päästöjä.
Vaikka CC-toiminnot kykenevät vähentämään radikaalisti hiilidioksidia, ne voivat lisätä ilmaan muita epäpuhtauksia. Sellaisten pilaavien aineiden määrät riippuvat tekniikasta, ja ne vaihtelevat ammoniakista ja typen oksidista (NO ja NO²) rikin oksideihin ja rikkioksideihin (SO, SO 2, SO 3, S 2 O, S 2 O 3 jne.). Tutkijat kehittävät kuitenkin uusia tekniikoita, jotka toivovat vähentävän sekä kustannuksia että kulutusta eivätkä aiheuta lisäsaasteita.
Esimerkkejä:
Hyvä esimerkki hiilidioksidin talteenottoprosessista on Petro Nova -hanke, joka on hiilellä toimiva voimalaitos Texasissa. Yhdysvaltojen energiaministeriö (DOE) aloitti tämän laitoksen uusimisen vuonna 2014, jotta se mahtaa maailman suurimman palamisen jälkeisen hiilen talteenotto-operaation.
Koostuen suodattimista, jotka vangitsisivat päästöt, ja infrastruktuurista, joka sijoittaisi sen takaisin maahan, DOE arvioi, että tämä operaatio pystyy sieppaamaan 1,4 miljoonaa tonnia hiilidioksidia2 joka aiemmin olisi päässyt ilmaan.
Esipolton tapauksessa hiilidioksidi loukkuu ennen fossiilisten polttoaineiden jopa palamista. Täällä hiili, öljy tai maakaasu kuumennetaan puhtaassa hapessa, mikä johtaa hiilimonoksidin ja vedyn sekoitukseen. Tätä seosta käsitellään sitten katalysaattorissa höyryllä, joka tuottaa sitten enemmän vetyä ja hiilidioksidia.
Nämä kaasut syötetään sitten pulloihin, joissa niitä käsitellään amiinilla (joka sitoutuu hiilidioksidilla, mutta ei vedyllä); seos lämmitetään sitten, aiheuttaen hiilidioksidin nousun, missä se voidaan kerätä. Viimeisessä prosessissa (happea polttamalla) fossiiliset polttoaineet poltetaan happea, mistä seuraa höyryn ja hiilidioksidin kaasuseos. Höyry ja hiilidioksidi erotetaan jäähdyttämällä ja puristamalla kaasuvirta ja erotettuaan sen jälkeen hiilidioksidi poistetaan.
Muita pyrkimyksiä hiilidioksidin talteenottoon ovat kaupunkien rakenteiden rakentaminen erityisillä laitteilla hiilidioksidin poistamiseksi ilmasta. Esimerkkejä tästä ovat Torre de Especialidades Mexico Cityssä - sairaala, jota ympäröi 2500 m²: n julkisivu, joka koostuu Prosolve370e: stä. Berliinissä toimivan Elegant Embellishments -yhtiön suunnittelema erikoismuotoinen julkisivu pystyy kanavoimaan ilmaa ristikkojensa kautta ja riippuu kemiallisista prosesseista suodattaakseen savua.
Kiinan Phoenix-tornit - suunniteltu projekti tornisarjoille Wuhanissa, Kiinassa (joka on myös maailman korkein) - odotetaan myös varustettavan hiilen talteenotto-operaatiolla. Osana suunnittelijoiden visiota rakentaa rakennus, joka on sekä näyttävästi korkea että kestävä, näihin sisältyy rakenteiden ulkopinnalle erityisiä pinnoitteita, jotka vetävät hiilidioksidin pois paikallisesta kaupungin ilmasta.
Sitten on ajatus "keinotekoisista puista", jonka esitti professori Klaus Lackner Columbian yliopiston maa- ja ympäristötekniikan laitokselta. Koostuvat muoviprofiileista, jotka on päällystetty hartsilla, joka sisältää natriumkarbonaattia - mikä yhdistettynä hiilidioksidiin luo natriumbikarbonaattia (alias.) - nämä "puut" kuluttavat hiilidioksidia samalla tavalla kuin oikeat puut.
Kustannustehokas versio samasta tekniikasta, jota käytetään hiilidioksidin puhdistamiseen vedenalaisissa ja avaruuskuljetuksissa, etusivut puhdistetaan sitten vedellä, joka yhdessä natriumbikarbonaatin kanssa tuottaa ratkaisun, joka voidaan helposti muuntaa biopolttoaineeksi.
Kaikissa tapauksissa hiilidioksidin talteenotto tapahtuu etsimällä tapoja poistaa haitalliset epäpuhtaudet ilmasta ihmiskunnan jalanjäljen vähentämiseksi. Varastointi ja uudelleenkäyttö tulevat yhtälöön myös siinä toivossa, että tutkijoille annetaan enemmän aikaa kehittää vaihtoehtoisia energialähteitä.
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita hiilen talteenotosta täällä Space Magazine -lehdessä. Tässä on mikä on hiilidioksidi ?, mikä aiheuttaa ilman pilaantumista ?, entä jos polttamme kaiken ?, ilmaston lämpenemiskellot: kuinka hiilidioksidi vuotaa ympäri maapalloa ja missä maailmassa on tavoitteena nollahiilidioksidipäästöt?
Lisätietoja hiilen talteenoton toiminnasta on muista tarkistaa tämä video hiilen talteenotto- ja varastointiorganisaatiosta:
Jos haluat lisätietoja maapallolta, tutustu NASA: n aurinkokunnan tutkimusoppaan maan päällä. Ja tässä on linkki NASAn Earth Observatoryyn.
Meillä on myös Astronomy Cast -jaksoja kaikesta maapallosta ja ilmastonmuutoksesta. Kuuntele tästä, Jakso 51: Maa, Jakso 308: Ilmastomuutos.
Lähteet:
- Wikipedia - hiilidioksidin talteenotto ja varastointi
- Hiilidioksidin talteenottoyhdistys ry - Mikä on CCS?
- Vihreät tosiasiat - hiilidioksidin sieppaaminen ja varastointi
- Global CCS Institute - Mikä on CCS?
