Karbonfangst og utnyttelse



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Karbonfangst og utnyttelse er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Karbonfangst og utnyttelse som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Karbonfangst og utnyttelse som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Karbonfangst og utnyttelse, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Karbonfangst og utnyttelse, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Karbonfangst og utnyttelse. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Karbonfangst og utnyttelse ( CCU ) er prosessen med å fange opp karbondioksid ( C O 2 ) som skal resirkuleres for videre bruk. Kullfangst og utnyttelse kan gi et svar på den globale utfordringen med å redusere klimagassutslippene betydelig fra store stasjonære (industrielle) utslipp . CCU skiller seg fra karbonfangst og lagring (CCS) ved at CCU ikke tar sikte på eller resulterer i permanent geologisk lagring av karbondioksid. I stedet har CCU som mål å konvertere det fangede karbondioksidet til mer verdifulle stoffer eller produkter; slik som plast, betong eller biodrivstoff ; samtidig som karbonneutraliteten beholdes av produksjonsprosessene.

Oppfanget CO 2 kan omdannes til flere produkter: en gruppe er hydrokarboner , for eksempel metanol, for bruk som biodrivstoff og andre alternative og fornybare energikilder . Andre kommersielle produkter inkluderer plast, betong og reaktanter for forskjellig kjemisk syntese. Noen av disse kjemikaliene kan på sin side omdannes til elektrisitet, noe som gjør CO 2 ikke bare til en råvare, men også til en ideell energibærer.

Selv om CCU ikke resulterer i en netto karbonpositiv for atmosfæren, er det flere viktige hensyn som må tas i betraktning. Energibehovet for tilleggsbehandling av nye produkter bør ikke overstige mengden energi som frigjøres fra brennende drivstoff, siden prosessen vil kreve mer drivstoff. Fordi CO 2 er en termodynamisk stabil form for karbonproduksjonsprodukter, er det energikrevende. I tillegg er bekymringer for omfanget og kostnaden for CCU et stort argument mot å investere i CCU. Tilgjengeligheten av andre råvarer for å lage et produkt bør også vurderes før du investerer i CCU.

Med tanke på de forskjellige potensielle alternativene for fangst og utnyttelse, tyder forskning på at de som involverer kjemikalier, drivstoff og mikroalger har begrenset potensial for CO
2
fjerning, mens de som involverer byggematerialer og landbruksbruk kan være mer effektive.

Lønnsomheten til CCU avhenger delvis av at karbonprisen på CO 2 slippes ut i atmosfæren. Bruk av fanget CO 2 for å lage nyttige kommersielle produkter kan gjøre karbonfangst økonomisk levedyktig.

Kilder til karbon

CO 2 fanges vanligvis opp fra faste punktkilder som kraftverk og fabrikker. CO 2 fanget fra selve eksosstrømmen varierer i konsentrasjon. Et typisk kullkraftverk vil ha 10-12% CO 2 -konsentrasjon i røykgassens eksosstrøm. Et biodrivstoffraffinaderi produserer en høy renhet (99%) av CO 2 med liten mengde urenheter som vann og etanol. Selve separasjonsprosessen kan utføres gjennom separasjonsprosesser som absorpsjon , adsorpsjon eller membraner .

En annen mulig kilde for fangst i CCU -prosessen innebærer bruk av plantasje. Ideen stammer fra observasjonen i Keeling -kurven om at CO 2 -nivået i atmosfæren gjennomgår en årlig variasjon på omtrent 5 ppm ( deler per million ), noe som tilskrives den sesongmessige endringen av vegetasjon og forskjellen i landmasse mellom nord og sør halvkule. Imidlertid vil CO 2 -sekretert av plantene returneres til atmosfæren når plantene dør. Dermed foreslås det å plante avlinger med C4 fotosyntese , gitt den raske veksten og høye karbonfangsthastigheten, og deretter behandle biomassen for applikasjoner som biokull som vil bli lagret i jorden permanent.

Eksempler på teknologi og anvendelse

CO 2 elektrolyse

Elektrodeduksjon av CO 2 til en rekke verdiskapende produkter har vært under utvikling i mange år. Noen hovedmål er formiat , oksalat og metanol , ettersom elektrokjemisk dannelse av disse produktene fra CO 2 vil utgjøre en svært miljømessig bærekraftig praksis. For eksempel kan CO 2 fanges opp og omdannes til karbon-nøytrale drivstoff i en vandig katalyseprosess . Det er mulig å konvertere CO 2 på denne måten direkte til etanol , som deretter kan oppgraderes til bensin og jetbrensel .

Karbon-nøytralt drivstoff

Et karbon-nøytralt drivstoff kan syntetiseres ved å bruke det fangede CO 2 fra atmosfæren som den viktigste hydrokarbonkilden. Drivstoffet blir deretter brent og CO 2 , som biprodukt av forbrenningsprosessen, slippes ut igjen i luften. I denne prosessen frigjøres eller fjernes det ikke netto karbondioksid fra atmosfæren, derav navnet karbon-nøytralt drivstoff. Et eksempel på teknologien inkluderer biodrivstoff fra mikroalger som diskutert nedenfor.

Metanol drivstoff

En velprøvd prosess for å produsere et hydrokarbon er å lage metanol . Tradisjonelt produseres metanol fra naturgass. Metanol syntetiseres lett fra CO
2
og H- 2 . Basert på dette faktum ble ideen om en metanoløkonomi født.

Metanol , eller metylalkohol, er det enkleste medlem av familien av alkohol organisk forbindelse med en kjemisk formel C H 3 O H . Metanoldrivstoff kan produseres ved hjelp av fanget karbondioksid mens produksjonen utføres med fornybar energi. Følgelig har metanol drivstoff blitt vurdert som et alternativ til fossilt brensel i kraftproduksjon for å oppnå en karbonnøytral bærekraft. Carbon Recycling International , et selskap med produksjonsanlegg i Grindavik, Island , markedsfører slikt utslipp til væske, fornybart metanol av høyoktan med nåværende produksjonskapasitet på 4000 tonn /år.

Kjemisk syntese

Som en meget ønskelig C 1 (ett-karbon) kjemiske matningsmateriale, CO 2 kan fanges opp på forhånd omdannes til et variert utvalg av produkter. Noen av disse produktene inkluderer: polykarbonater (via sinkbasert katalysator ) eller andre organiske produkter som eddiksyre , urea og PVC . For tiden 75% (112 millioner tonn) av urinstoffproduksjonen, 2% (2 millioner tonn) av metanolproduksjonen, 43% (30 tusen tonn) av salisylsyreproduksjonen og 50% (40 tusen tonn) av syklisk karbonatproduksjon bruker CO 2 som råstoff. Kjemisk syntese er ikke en permanent lagring/utnyttelse av CO 2 , ettersom alifatiske (rettkjedede) forbindelser kan brytes ned og slippe CO 2 tilbake til atmosfæren så tidlig som 6 måneder.

Novomer er et kjemikaliefirma som jobber med en sinkbasert katalysator for produksjon av polyetylenkarbonat (PEC) og polypropylenkarbonat (PPC) råstoff. En rapport fra mars 2011 av Global CCS Institute forutså et årlig produksjonspotensial på 22,5 MtCO 2 /år. De har mottatt finansiering fra flere kilder som Department of Energy (DOE) ($ 2,6 millioner) og NSF ($ 400 000) for å oppnå kommersialisering, samt konvertere produksjonsprosessen fra en batchprosess til en kontinuerlig prosess.

Forbedret oljeutvinning (EOR)

I EOR injiseres det fangede CO 2 i utarmede oljefelt med målet å øke mengden olje som skal utvinnes av brønnene. Denne metoden viser seg å øke oljeproduksjonen med 5-40%. Omfanget av CO 2 -utnyttelse gjennom denne teknologien varierer fra 30 til 300 MtCO 2 /år. Det er en permanent og moden teknologi i CCU. Den største markedsdriveren for EOR er den store avhengigheten av olje. I USA inkluderer noen av de ekstra markedsdriverne: skatteinntekter for utenlandsk olje samt tilstedeværelsen av karbonavgiftsfradrag.

Kullmineralisering

Karbondioksid fra kilder som røykgass reageres med mineraler som magnesiumoksid og kalsiumoksyd for å danne stabile faste karbonater . Kilder til mineraler inkluderer saltlake og industrielle mineraler. Karbonatene kan deretter brukes til konstruksjon, forbrukerprodukter og som et alternativ for karbonfangst og -sekvestrering (CCS). Omfanget av denne teknologien kan nå mer enn 300 Mt CO 2 fjernet per år. 0,5 tonn CO 2 fjernes fra luften for hvert tonn mineralsk karbonat som produseres. Imidlertid trenger det 15 år for kommersialisering ettersom teknologien ikke er moden ennå.

Selskapet Calera foreslo en måte å mineralisere CO 2 gjennom CMAP -prosessen. Denne prosessen innebærer å utfelle en karbonatoppslemming fra en blanding av vann, faste mineraler og røykgass. Produktene er konsentrert pumpbar karbonatsuspensjon, ferskvann og CO 2 -fri røykgass.

Fordelene med denne prosessen inkluderer produksjon av ferskvann og at CO 2 som brukes ikke krever separasjon eller komprimering. En barriere for denne teknologien er imidlertid konkurransen med eksisterende sementindustrier .

Biodrivstoff fra mikroalger

En studie har antydet at mikroalger kan brukes som en alternativ energikilde. En dam av mikroalger mates med en kilde til karbondioksid som røykgass, og mikroalgen lar seg deretter spre seg. Alger blir deretter høstet og biomassen som oppnås blir deretter omgjort til biodrivstoff. Omtrent 1,8 tonn CO 2 kan fjernes fra luften per 1 tonn tørr algbiomasse produsert, selv om dette tallet faktisk varierer avhengig av arten. Omfanget av denne teknologien kan nå mer enn 300Mt CO 2 fjernet per år. CO 2 -fanget vil bli lagret ikke-permanent, ettersom biodrivstoffet som produseres deretter vil bli forbrennt og CO 2 vil slippes ut i luften igjen. CO 2 -utslippet ble imidlertid først fanget opp fra atmosfæren, og slippes det tilbake i luften gjør drivstoffet til et karbonnøytralt drivstoff . Denne teknologien er ikke moden ennå.

Jordbruk

En tilnærming som også foreslås som et tiltak for å redusere klimaendringer, er å utføre plantebasert karbonfangst. Den resulterende biomassen kan deretter brukes til drivstoff , mens biokullbiproduktet deretter brukes til bruk i jordbruket som jordforsterker. Cool Planet er et privat selskap med et FoU-anlegg i Camarillo, California , utført utvikling av biokull for landbruksapplikasjoner og hevdet at deres produkt kan øke avlingens avling med 12,3% og tredobling av investeringen gjennom forbedring av jordhelsen og oppbevaring av næringsstoffer. Påstandene om effekten av plantebasert karbonfangst for å redusere klimaendringer har imidlertid mottatt en god del skepsis.

Miljøpåvirkning

16 livssyklusmiljøkonsekvensanalyser er gjort for å vurdere virkningen av fire hoved CCU -teknologier mot konvensjonell CCS: Kjemisk syntese, karbonmineralisering, biodieselproduksjon, samt Enhanced Oil Recovery (EOR). Disse teknologiene ble vurdert basert på 10 livssyklusvurderinger (LCA) virkninger som: forsuringspotensial, eutrofieringspotensial, potensial for global oppvarming og potensial for ozonforringelse. Konklusjonen fra de 16 forskjellige modellene var at kjemisk syntese har det høyeste globale oppvarmingspotensialet (216 ganger det for CCS) mens forbedret oljeutvinning har det minste globale oppvarmingspotensialet (1,8 ganger det av CCS).

Se også

Referanser

  1. ^ a b Cuéllar-Franca, Rosa M .; Azapagic, Adisa (mars 2015). "Teknologier for fangst, lagring og utnyttelse av karbon: En kritisk analyse og sammenligning av deres miljøpåvirkning i livssyklusen" . Journal of CO2 Utilization . 9 : 82102. doi : 10.1016/j.jcou.2014.12.001 .
  2. ^ "Carbon Capture" . Senter for klima- og energiløsninger . Hentet 2020-04-22 .
  3. ^ Dibenedetto, Angela; Angelini, Antonella; Stufano, Paolo (mars 2014). "Bruk av karbondioksid som råstoff for kjemikalier og drivstoff: homogen og heterogen katalyse: Bruk av karbondioksid som råstoff for kjemikalier og drivstoff". Journal of Chemical Technology & Biotechnology . 89 (3): 334353. doi : 10.1002/jctb.4229 .
  4. ^ "Drøm eller virkelighet Elektrifisering av kjemiske prosessindustrier" . www.aiche-cep.com . Hentet 2021-08-22 .
  5. ^ a b Smit, Berend; Reimer, Jeffrey A; Oldenburg, Curtis M; Bourg, Ian C (2013-06-18). Introduksjon til karbonfangst og -sekvestrering . Berkeley -forelesningene om energi. Imperial College Press. doi : 10.1142/p911 . ISBN 9781783263271.
  6. ^ Hepburn, Cameron; Adlen, Ella; Beddington, John; Carter, Emily A .; Fuss, Sabine; Mac Dowell, Niall; Minx, Jan C .; Smith, Pete; Williams, Charlotte K. (6. november 2019). "De teknologiske og økonomiske utsiktene for utnyttelse og fjerning av CO2" . Natur . 575 (7781): 8797. Bibcode : 2019Natur.575 ... 87H . doi : 10.1038/s41586-019-1681-6 . PMID  31695213 .
  7. ^ Biniek, Krysta; Davies, Ryan; Henderson, Kimberly. "Hvorfor kommersiell bruk kan være fremtiden for karbonfangst | McKinsey" . mckinsey.com . Hentet 12. januar 2018 .
  8. ^ a b Xu, Yixiang; Isom, Loren; Hanna, Milford A. (mai 2010). "Tilførsel av verdi til karbondioksid fra etanolfermenteringer". Bioressursteknologi . 101 (10): 33113319. doi : 10.1016/j.biortech.2010.01.006 . PMID  20110166 .
  9. ^ De Ras, Kevin; Van de Vijver, Ruben; Galvita, Vladimir V; Marin, Guy B; Van Geem, Kevin M (desember 2019). "Karbonfangst og utnyttelse i stålindustrien: utfordringer og muligheter for kjemiteknikk". Nåværende mening i kjemiteknikk . 26 : 8187. doi : 10.1016/j.coche.2019.09.001 .
  10. ^ Keeling, Charles D. (januar 1960). "Konsentrasjonen og isotopiske mengder av karbondioksid i atmosfæren" . Tellus . 12 (2): 200203. Bibcode : 1960 Fortell ... 12..200K . doi : 10.3402/tellusa.v12i2.9366 .
  11. ^ Keeling, Charles D .; Bacastow, Robert B .; Bainbridge, Arnold E .; Ekdahl Jr., Carl A .; Guenther, Peter R .; Waterman, Lee S .; Chin, John FS (januar 1976). "Atmosfæriske karbondioksidvariasjoner ved Mauna Loa Observatory, Hawaii". Tellus . 28 (6): 538551. Bibcode : 1976 Fortell ... 28..538K . doi : 10.3402/tellusa.v28i6.11322 .
  12. ^ X, moonshot-fabrikken, We Solve for X: Mike Cheiky på negative karbon flytende drivstoff , hentet 2018-12-08
  13. ^ Robert Francke; Benjamin Schille; Michael Roemelt (2018). "Homogent katalysert elektroreduksjon av karbondioksid - metoder, mekanismer og katalysatorer". Chem. Rev . 118 (9): 46314701. doi : 10.1021/acs.chemrev.7b00459 . PMID  29319300 .
  14. ^ Sang, Yang; Peng, Rui; Hensley, Dale K .; Bonnesen, Peter V .; Liang, Liangbo; Wu, Zili; Meyer, Harry M .; Chi, Miaofang ; Ma, Cheng; Sumpter, Bobby G .; Rondinone, Adam J. (2016-11-16). "Elektrokjemisk konvertering av høy selektivitet av CO 2 til etanol ved bruk av en kobber-nanopartikkel/N-dopet grafenelektrode". Kjemi Velg . 1 (19): 60556061. doi : 10.1002/slct.201601169 . Legg oppsummering .
  15. ^ Kim, Dohyung; Kley, Christopher S .; Li, Yifan; Yang, Peidong (2017-10-03). "Kobber -nanopartikkelensembler for selektiv elektroreduksjon av CO2 til C2 C3 -produkter" . Prosedyrer fra National Academy of Sciences . 114 (40): 1056010565. doi : 10.1073/pnas.1711493114 . PMC  5635920 . PMID  28923930 . Legg oppsummering .
  16. ^ Pacific Northwest National Laboratory (4. oktober 2018). "PNNL, Lanzatech -teamet for å lage nytt jetbrensel" . Etanolprodusentmagasin .
  17. ^ Garcia Garcia, Guillermo; Fernandez, Marta Cruz; Armstrong, Katy; Woolass, Steven; Styring, Peter (18. februar 2021). "Analytisk gjennomgang av livssyklus miljøpåvirkninger av teknologier for fangst og bruk av karbon" . ChemSusChem . 14 (4): 9951015. doi : 10.1002/cssc.202002126 . PMC  7986834 . PMID  33314601 .
  18. ^ Olah, George A. (29. april 2005). "Utover olje og gass: Metanoløkonomien". Angewandte Chemie International Edition . 44 (18): 26362639. doi : 10.1002/anie.200462121 . PMID  15800867 .
  19. ^ Hagen, David LeRoy (1976). Metanol: dets syntese, bruk som drivstoff, økonomi og farer (avhandling). University of Minnesota. OCLC  43007998 . OSTI  7113633 .
  20. ^ "Vulcanol" . CRI - Carbon Recycling International . Hentet 2018-12-08 .
  21. ^ a b Council, National Research (2001-06-27). Carbon Management: Implikasjoner for FoU i kjemiske vitenskaper og teknologi (En verkstedrapport til kjemisk vitenskaps rundbord) . doi : 10.17226/10153 . ISBN 9780309075732. PMID  20669488 .
  22. ^ a b c d "Akselerere opptaket av CCS: industriell bruk av fanget karbondioksid" (PDF) . globalccsinstitute.com . Global CCS Institute. Mars 2011 . Hentet 3. oktober 2020 .
  23. ^ Erdogan Alper; Ozge Yuksel Orhan (2017). "CO 2 -utnyttelse: Utvikling i konverteringsprosesser" . Petroleum . 3 : 109126. doi : 10.1016/j.petlm.2016.11.003 .
  24. ^ Oncel, Suphi S. (oktober 2013). "Mikroalger for en makroenergiverden". Vurderinger av fornybar og bærekraftig energi . 26 : 241264. doi : 10.1016/j.rser.2013.05.059 .
  25. ^ "Fremskynde opptaket av CCS: Industriell bruk av fanget karbondioksid" . Global CCS Institute. Arkivert fra originalen 16. september 2012 . Hentet 7. oktober 2021 .
  26. ^ "Mekanisk CO2 -binding forbedrer algeproduksjon" . Mars 2019.
  27. ^ Matovic, Darko (april 2011). "Biochar som et levedyktig alternativ for karbonbinding: Globalt og kanadisk perspektiv". Energi . 36 (4): 20112016. doi : 10.1016/j.energy.2010.09.031 .
  28. ^ "Cool Planet fullfører 100. uavhengige prøveversjon av Cool Terra®" (PDF) . Kul Planet . 19. mars 2018.
  29. ^ Popper, Ben (2014-04-14). "Oppfinneren av alt" . The Verge . Hentet 2018-12-08 .
  30. ^ "Demonstrasjonsprosjekter | Global CCS Institute" . hub.globalccsinstitute.com . Arkivert fra originalen 2019-04-12 . Hentet 2018-12-07 .

Videre lesning

Opiniones de nuestros usuarios

Beate ødegaard

I dette innlegget om Karbonfangst og utnyttelse har jeg lært ting jeg ikke visste, så jeg kan legge meg nå.

Sigurd Hanssen

Flott oppdagelse denne artikkelen om Karbonfangst og utnyttelse og hele siden. Den går rett til favoritter.