Professor modellerer system, der bruger bagepulverfyldte kapsler til at opfange CO2 -emissioner

Selvom brugen af ​​vedvarende energi er stigende, kul og naturgas repræsenterer stadig størstedelen af ​​USA's energiforsyning. Selv med forureningskontrol, forbrænding af disse fossile brændstoffer til energi frigiver en enorm mængde kuldioxid i atmosfæren - alene i USA, kul og naturgas bidrog med 1, 713 millioner tons CO ₂ , eller 98 procent af alt CO ₂ emissioner fra elkraftsektoren i 2017.1 I et forsøg på at afbøde disse effekter forskere leder efter billige måder at fange kuldioxid fra kraftværksudstødning.

Forskning ledet af University of Pittsburgh og Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) anvender mikrokapsleteknologi, der kan gøre kulforfangning efter forbrænding billigere, sikrere, og mere effektiv.

"Vores tilgang er meget anderledes end den traditionelle metode til opsamling af kuldioxid på et kraftværk, "sagde Katherine Hornbostel, adjunkt i maskinteknik ved Pitt's Swanson School of Engineering. "I stedet for at strømme et kemisk opløsningsmiddel ned i et tårn (som vand ned ad et vandfald), vi putter opløsningsmidlet i små mikrokapsler. "

Ligesom at indeholde flydende medicin i en pille, mikroindkapsling er en proces, hvor væsker er omgivet af en fast belægning.

"I vores foreslåede design af en carbon capture -reaktor, vi pakker en flok mikrokapsler i en beholder og strømmer kraftværksudstødningsgassen igennem det, "sagde Hornbostel." Den varme, der kræves til konventionelle reaktorer, er høj, hvilket betyder højere driftsomkostninger. Vores design vil være en mindre struktur og kræver mindre elektricitet for at fungere, derved sænke omkostningerne. "

Konventionelle designs bruger også et hårdt aminopløsningsmiddel, der er dyrt og kan være farligt for miljøet. Mikrokapseldesignet skabt af Hornbostel og hendes samarbejdspartnere på LLNL bruger en løsning, der er fremstillet af en fælles husholdningsartikel.

"Vi bruger bagepulver opløst i vand som vores opløsningsmiddel, "sagde Hornbostel." Det er billigere, bedre for miljøet, og mere rigelige end konventionelle opløsningsmidler. Omkostninger og overflod er kritiske faktorer, når du taler om 20 eller flere meter brede reaktorer installeret på hundredvis af kraftværker. "

Hornbostel forklarede, at mikrokapselens lille størrelse giver opløsningsmidlet et stort overfladeareal for et givet volumen. Dette høje overfladeareal får opløsningsmidlet til at absorbere kuldioxid hurtigere, hvilket betyder, at langsommere absorberende opløsningsmidler kan bruges. "Det er gode nyheder, "siger Hornbostel, "fordi det giver billigere opløsningsmidler som bagepulveropløsning en kæmpe chance for at konkurrere med dyrere og ætsende opløsningsmidler."

"Vores foreslåede mikrokapselteknologi og -design er lovende til kulstofopsamling efter forbrænding, fordi de hjælper med at gøre langsomt reagerende opløsningsmidler mere effektive, "sagde Hornbostel." Vi mener, at de reducerede solventomkostninger kombineret med en mindre struktur og lavere driftsomkostninger kan hjælpe kul- og naturgasværker med at opretholde overskuddet på lang sigt uden at skade miljøet. "

Hornbostel detaljerede sin model i et nyligt papir i Anvendt energi , "Pakket og fluidiseret bedabsorberingsmodellering til kulstofopsamling med mikroindkapslet natriumcarbonatopløsning" (DOI:10.1016/j.apenergy.2018.11.027).