Hnattræn hlýnun er eitt af helstu umhverfismálum í heiminum. Meðal hinna ýmsu gróðurhúsalofttegunda sem valda loftslagsbreytingum hefur koltvísýringur mest áhrif á hlýnun jarðar. Samkvæmt tölfræði gefur heimurinn frá 6,5 milljarða tonna kolefnis (um 25 milljarða tonna koltvísýrings) út í andrúmsloftið á hverju ári vegna brennslu jarðefnaeldsneytis . 70% af koltvísýringi sem gefin er frá athöfnum manna kemur frá því að bruna steingervings eldsneyti og um 80% kolefnisdíoxíðs í landi í Coal Burning. Áframhaldandi aukning á styrk koltvísýrings í loftinu hefur vakið athygli fólks. Síðan loftslagsráðstefnan í Durban, Suður-Afríku, hafa rannsóknir og almenningsálit á lágu kolefnishagkerfi og lágu kolefnislíf smám saman orðið heitt umræðuefni og tíska um allan heim.
Árið 2005 lagði milliríkjanefndin um loftslagsbreytingar (IPCC) tækni til að taka kolefnisupptöku og geymslu (CCS) til allra landa til að draga verulega úr losun gróðurhúsalofttegunda. Þar sem CCS er í samræmi við grunnskipulag núverandi orkukerfis og er minna takmarkað af auðlindarskilyrðum hefur það vakið víðtæka athygli og athygli iðnríkjanna um leið og það var lagt til: Árið 2007 benti World Wildlife Fund (WWF) á CC sem eina af sex leiðum til að takast á við alþjóðlegar loftslagsbreytingar; Kankun Global Climate ráðstefna 2010 var CCS í Clean Development Mechanism (CDM); Bandaríkin, Kanada, Evrópusambandið osfrv. hafa litið á CCS sem mikilvægan þátt í framtíðarorkuáætlunum og kolefnislækkunaráætlunum, mótað samsvarandi tæknilega rannsóknaráætlanir og framkvæmt samsvarandi rannsóknir og þróun og sýnikennslu verkefna; Það er litið svo á að landið mitt hafi falið í sér CCS tækni sem nýjustu tækni í innlendri miðlungs og langtíma vísinda- og tækniþróunaráætlun og hefur gert bylting á skyldum tæknilegum sviðum.
Lykilorð: koltvísýringur; Lækkun losunar; handtaka; flutningur; geymsla
CCS tækni
Kolefnishandtaka og geymslutækni vísar til þess að aðgreina koltvísýring frá iðnaði eða skyldum orkugjöfum, flytja það á geymslu staðsetningu og einangra það frá andrúmsloftinu í langan tíma. Kolefnishandtaka og geymslutækni inniheldur þrjá tæknilega tengla: kolefnisupptöku, kolefnisflutning og kolefnisgeymslu.
Kolefnishandtaka
Koltvísýringur fanga er fyrsta vandamálið sem er leyst í öllu CCS ferlinu. Aðferðin er að aðgreina, safna, hreinsa og þjappa koltvísýringi frá brennsluuppsprettu losunar, draga úr losun koltvísýrings í verksmiðjunni og draga þannig úr koltvísýringsinnihaldi í andrúmsloftinu. Fyrirliggjandi koltvísýringatækni inniheldur aðallega forstillingartækni, súrefnis-auðgað brennslutækni og tækni eftir samkomu.
Tækni fyrir forstillingu er notuð til að aðgreina CO2 fyrir bruna jarðefnaeldsneytis. Í fyrsta lagi er steingervingseldsneyti gasað til að framleiða H og CO, CO er breytt í CO2, H er brennt sem orka og breytt í H2O og CO2 er aðskilin. Innbyggð lofttegund sameinað hringrásartækni (IGCC) er tækni sem breytir kolum í myndunargas, sem er dæmigerð tækni til að ná CO2 fyrir bruna.
Súrefnis-auðgað brennslutækni vísar til brennslu jarðefnaeldsneytis í hreinu súrefni eða súrefnis-auðgaðri lofti, og rennslugasið er aðallega CO2 og vatnsgufan, og síðan er vatnsgufan þéttuð til aðskildra CO2.
Tækni eftir samkomu vísar til aðskilnaðar og handtöku CO2 úr rennslugasi sem myndast við bruna jarðefnaeldsneytis í loftinu. Helstu fanga- og aðskilnaðaraðferðir eru efnafræðileg frásog (Benfield aðferð, methyldietanolamine aðferð), aðsog (þrýstingsbreyting, hitastigsbreyting), eðlisfræðilegt aðdráttarafl (pólýetýlen glýkól dimetýleteraðferð, lághitastig metanólþvottaraðferð) og aðskilnað himna.
Kolefnisflutningur
Kolefnisflutningatækni er sem stendur tiltölulega þroskuð og mikið notuð. Helstu flutningsaðferðir þess eru leiðsla flutninga og flutning tanka. Flutningur leiðslna er skipt í loftkennda, fljótandi og ofurritaða flutninga. Vegna mismunandi áfanga flutningsmiðilsins er flutningsferlið einnig mismunandi. Sem stendur samþykkir flutningur á leiðslum aðallega ofurritandi ríkisflutninga. Helsti háttur flutninga á tanki er flutningur með járnbrautum eða vegi.
Kolefnisbinding
Kolefnisbindingartækni er að geyma á öruggan hátt CO2 í jarðfræðilegum mannvirkjum og draga þar með áhrif á losun CO2 í andrúmsloftinu. Það er skipt í þrjár aðferðir: jarðfræðileg bindingu, bindingu sjávar og efnafræðilegri bindingu.
Jarðgeymsla vísar til þess að sprauta CO2 í mismunandi jarðfræðilega líkama eins og saltmýru, olíu- og gaslag og kolaholur. Geymsludýpt CO2 jarðgeymslu er venjulega undir 800 m, vegna þess að slíkur hitastig og þrýstingur getur haldið CO2 í ofurritandi ástandi.
Geymsla sjávar vísar til geymslu CO2 í djúpum sjó eða djúpum hafsbotni með leiðslum eða flutningum.
Efnageymsla vísar til þess að umbreyta CO2 í nokkur stöðug karbónöt í gegnum röð flókinna efnaviðbragða og ná þar með tilgangi varanlegrar geymslu á CO2.
CCS tæknigreining
Eins og stendur beinast rannsóknir á CCS tækni aðallega að eftirfarandi þáttum: í fyrsta lagi kolefnishandtaka, aðallega frá efnahagslegu sjónarhorni, það er hvernig á að draga úr efnahagslegum kostnaði við kolefnishandtöku; Í öðru lagi, kolefnisgeymsla, aðallega frá umhverfisáhættusjónarmiði, það er að segja hvernig á að draga úr umhverfisáhættu sem kunna að koma til vegna kolefnisgeymslu; Í þriðja lagi að safna verklegri reynslu með sýningarverkefnum CCS tækni.
Núverandi staða kolefnisstöngunartækni
Súrefnis-auðgaða brennslutækni í kolefnishandtökutækni hefur enga augljósan efnahagslegan kost vegna mikils kostnaðar við súrefnisframleiðslu og ekki er hægt að stuðla að því mikið og notað í hagnýtum forritum; Tækni eftir samkomu hefur ekki verið mikið notuð í framleiðsluvenjum vegna fjárfestingar og rekstrarkostnaðar í háum búnaði. Þrátt fyrir að kostnaður við kolefnisupptöku sé tiltölulega mikill, sýna rannsóknir að þegar tæknin heldur áfram að þroskast, mun kostnaður við kolefnishandtöku minnka mjög að því marki sem fólk getur auðveldlega sætt sig við. Í stuttu máli er kostnaðarmálið flöskuháls iðnvæðingar kolefnisstöngunartækni. Rannsóknarstefna vísindamanna í ýmsum löndum um kolefnisupptöku tækni er einnig aðallega einbeitt að því hvernig hægt er að draga úr efnahagslegum kostnaði við kolefnishandtöku. Hér að neðan mun höfundur kynna nokkra nýja tækni til að draga úr kostnaði við kolefnisupptöku:
Vísindamenn hjá Codexis í Kaliforníu, Bandaríkjunum, rannsaka tæknina við að nota erfðabreytt ensím til að draga úr kostnaði við kolefnishandtöku. Karbónískan anhýdrasi hjálpar leysi metýldietanólamíni að sameina við koltvísýring, en þetta ensím getur aðeins lifað við um það bil 25 gráðu og verður strax árangurslaus þegar hitastigið fer yfir 55 ~ 65 gráðu. Erfðafræðilega breytt kolsýruanhýdrasi sem fenginn er með erfðabreyttri tækni getur lifað í hálftíma við hitastig yfir 85 gráðu. Þessi eiginleiki gerir honum kleift að gegna hlutverki í háhita reykjunum af kolum virkjunum og auka frásogs skilvirkni kolefnishandtaka leysir um 100 sinnum.
JPFE verkfræði Japans notar vatn og sérstakt lífrænt efnasamband. Þegar útblástursloftinu er blandað saman við vatn og lífræna efnasambandið verður koltvísýringinu umbreytt í hlaup eins seigfljótandi ástand við stofuhita og nálægt venjulegum þrýstingi. Fasta efninu er síðan safnað og örlítið hitað og koltvísýringnum er breytt aftur í gas og hægt er að endurnýta vatnið og lífræna efnasambandið. Ferlið kostar 200 júan á tonn af koltvísýringi sem tekinn var í RMB.
Vísindamenn frá Rice University, University of California, Berkeley, Berkeley National Laboratory og Electric Power Research Institute rannsökuðu meira en 400 steinefni adsorbents og komust að því að zeolites, sem eru almennt notaðir sem iðnaðarefni, geta bætt orkunýtni kolefnisstöngunartækni. Greining þeirra sýnir að margir zeolites eru orkunýtnari en amín leysir í koltvísýringsöflun. Zeolite er algengt steinefni sem samanstendur aðallega af sílikoni og súrefni. Það eru 40 tegundir í náttúrunni og 160 tilbúnar samstilltar tegundir. Zeolites eru fullir af svitahola að innan, sem eru eins og örviðbragðsílát sem taka upp og sameina efnaefni fyrir efnahvörf.
Vísindamenn frá National Energy Technology Laboratory of the United States gerðu margvíslega jónandi vökva. Rannsóknir á eðlisfræðilegum eiginleikum og koltvísýrings frásogsaðferðum sýndu að meðal gefinna jónandi vökva hafa jónandi vökvar betri sértækni fyrir koltvísýring. Á sama tíma kom í ljós að jónandi vökvi hefur mikið koltvísýrings frásogsálag og lægri endurnýjun hitaeftirspurnar. Að auki eru jónandi vökvar frábrugðnir hefðbundnum lífrænum leysum. Vegna lágs gufuþrýstings þeirra verða rokgjörn lífræn efnasambönd ekki framleidd meðan á afkolunarferlinu stendur. Að auki er hægt að nota jónandi vökva hvað eftir annað.
Áhætta af kolefnisbindingu
Vísindaráðherra Wan Wan sagði í viðtali við fjölmiðla eftir þriðja ráðherra fundar „Forum Carbon Banderration Leaders Forum“ um að enn sé að huga að kolefnishandtaka tækni, en enn er að huga að horfur og öryggi kolefnisbindingartækni. Bandaríkin, Noregur og önnur lönd hafa sprautað koltvísýringi í olíu- og gassvið sem hafa verið nýtt til að kreista út olíu og gas sem eftir var, sem ekki aðeins jók olíu endurheimtarhlutfallið heldur einnig framlengdu þjónustulífi olíu- og gasreitanna. Eins og ráðherra Wan sagði, ætti ekki að vanmeta áhættuna með kolefnisbindingu.
Leka á geymslu koltvísýrings neðanjarðar getur valdið tvenns konar áhættu:
Alheimsáhætta, það er, ef hluti af koltvísýringnum í geymsluuppbyggingunni lekur út í andrúmsloftið, getur losað koltvísýringur valdið verulegum loftslagsbreytingum.
Staðbundin áhætta, það er, ef koltvísýringur lekur frá geymslubyggingunni, getur það valdið því að koltvísýring og saltvatn fer inn í vatnið, hefur áhrif á grunnvatn og mengun drykkjarvatns; Það getur einnig valdið staðbundnum hörmungum fyrir menn og vistkerfi.
Áhættan af koltvísýringsgeymslu er:
Koltvísýringur sem er uppleyst í vatni mun auka sýrustig vatnsins. Auðvitað er einnig mögulegt að bæta við ákveðnum basískum steinefnum til að hlutleysa sýrustig koltvísýrings. Af núverandi tilraunum mun CO2 innspýting í sjónum hafa ákveðin áhrif á lífverur nálægt innspýtingarpunktinum til skamms tíma og langtímaáhrif á lífríki sjávar þarfnast frekari athugunar. Að auki þarf varðveislutími, formfræðilegar breytingar og fólksflutninga CO2 í djúpum sjó eftir inndælingu einnig langtímaeftirlit.
Sem ný tækni til að geyma CO2 hefur efnafræðileg CO2 geymsla enn marga óútreiknanlega þætti hvað varðar efnahagslegan ávinning og skilvirkni til að draga úr losun.
Niðurstaða
Í þessari grein er stuttlega kynnt bakgrunn og tæknilega tengingu CCS tækni og fjallar um núverandi stöðu kolefnisuppbyggingar og rannsóknarstefnu til að draga úr efnahagslegum kostnaði þess, áhættugreiningu kolefnisbindingar og sumra núverandi alþjóðlegra og innlendra verkfræðiprófa. Almennt eru umsóknarhorfur CCS tækni víðtækar og núverandi vandamál ættu að vera tímabundin. Sem mikill kolefnishringur ætti land mitt að stunda ítarlegar rannsóknir á þessu sviði og framkvæma viðeigandi verkfræðiverkefni. Að auki notar höfundur einnig þessa grein til að tjá nokkrar óþroskaðar skoðanir: við ættum ekki aðeins að skoða CCS tækni frá sjónarhóli tæknilegra erfiðleika, efnahagslegs kostnaðar og áhættu, heldur einnig frá sjónarhóli alheims lífríkisins. Orsök hlýnun jarðar er óhófleg losun gróðurhúsalofttegunda. Gróðurhúsalofttegundirnar, aðallega samsettar úr koltvísýringi, sem færðar af iðnaðarmenningu manna, munu óhjákvæmilega verða hluti af kolefnishringrás jarðar. Fyrir iðnaðarmenningu var kolefnishringur jarðar tiltölulega einfaldur og langvarandi jafnvægi. Einfaldlega sagt, plöntur neyta koltvísýrings og dýr framleiða koltvísýring og þau tvö mynda jafnvægi. Tilkoma iðnaðarmenningarinnar braut þetta einfalda jafnvægi. Framboð koltvísýrings fór fram úr neyslu, svo óhófleg losun gróðurhúsalofttegunda leiddi til hlýnun jarðar. Þess vegna er lykillinn að vandamálinu hvernig á að neyta umfram koltvísýrings gróðurhúsalofttegunda án þess að hafa áhrif á vistfræði lífríkis jarðar. Þetta krefst ekki aðeins beitingar vísinda og tækni, heldur einnig pólitískrar visku, menningarlegra samskipta og efnahagslegra leiða. Óhófleg losun gróðurhúsalofttegunda stafar af menningu manna og ég tel að menningarmenning muni óhjákvæmilega finna leið til að leysa áhrif þess!
