Sådan fungerer CO2 -skrubning

Det er farlige tider, vi lever i. Det mellemstatslige panel for klimaændringer erklærede for nylig, at for at undgå katastrofale temperaturstigninger, globale drivhusgasemissioner må ikke stige efter år 2015. Alligevel forudsiger International Energy Agency, at vores energiforbrug vil stige 50 procent inden år 2030, og hvis tidligere præstationer er nogen indikation, det er nok rigtigt [kilde:The Guardian].

Efter at have forbrændt cirka 551 milliarder tons kulstof siden begyndelsen af ​​den industrielle revolution, verdens atmosfæriske koncentration af gassen er nu 100 dele pr. million højere, end den var for lidt mere end 200 år siden [kilde:The Guardian]. Med sådanne data, der tilstopper luften, det er ret klart, at mennesker muligvis skal træffe nogle ret vægtige beslutninger vedrørende deres energiforbrug:Farvel SUV; hej hybrid.

Men hvad hvis vi også kunne få vores kage og spise den? Eller i tilfælde af kulstofbinding og CO ₂ skrubbe især - vores koks . Som du måske allerede ved fra Hvad er Clean Coal Technology? og hvordan Carbon Capture fungerer, koks er en størknet form for kulstof, og udtrykket kulstofbinding henviser til en lang række processer, der fanger kuldioxid og sender det væk til permanent opbevaring eller produktiv brug. CO ₂ skrubning er en særlig form for kulstofopsamling, der finder sted efter, at fossilt brændsel er blevet forbrændt, men inden udstødningen slippes ud i luften.

Bortset fra den i øjeblikket store pris, mange mennesker ser CO ₂ skrubbe som en af ​​de letteste måder at reducere kuldioxidemissioner på, da det ikke kræver livsstilsændringer. Ingen solpaneler at oprette eller vindmølleparker at oprette forbindelse til; ingen skyldfølelse snubler om et uheld ved at forlade lyset hele dagen. Bliv simpelthen ved med at brænde den midnat olie og lad skrubberne klare resten. Men hvad indebærer "resten"? Bliv ved med at læse for at finde ud af det.

1. CO2 -skrubbeprocessen
2. Udfordringer ved CO2 -skrubning
3. Ansøgninger om CO2 -skrubning

CO2 -skrubbeprocessen

Uanset hvilket land du bor i, medmindre du bor i en yurt, den strøm, der driver dit hjem, kommer sandsynligvis fra et kraftværk. USA forbrænder fossile brændstoffer til mere end 85 procent af sit energibehov, og kraftværker spirer op i Kina med en hastighed på to om ugen [kilde:Herzog/ CCS].

For at producere energi, de fleste kraftværker brænder kul (eller et andet fossilt brændstof) i luften for at skabe damp. Dampen drejer en turbine, som producerer elektricitet. Bortset fra damp, selvom, en hodgepodge af røggasser er også skabt og frigivet til atmosfæren. Mange af disse fremmede emissioner er drivhusgasser, der bidrager til drivhuseffekten.

Men ikke alle drivhusgasser er skabt ens. Selvom kuldioxid normalt ikke udgør mere end 15 procent af et kraftværks emissioner i volumen, det er ansvarligt for 60 procent af drivhusgaseffekten [kilde:U.S. Department of Energy/Marion].

For at forhindre CO ₂ fra at flygte ud i atmosfæren, efterforbrænding carbon capture (som navnet antyder) virker ved at isolere CO ₂ fra de andre røggasser efter forbrænding. Når røggasserne er fjernet, eller skrubbet , de slippes ud i luften. Nogle skrubbeteknikker isolerer også andre drivhusgasser som svovl og kviksølv, men siden CO ₂ er det største problem, det får mest opmærksomhed.

I øjeblikket, ved hjælp af et flydende opløsningsmiddel til binding med CO ₂ og adskille den fra de andre gaskomponenter er den mest udbredte metode til isolering. To almindeligt anvendte opløsningsmidler er vandig ammoniak og monoethanolamin (MEA).

Uanset det valgte opløsningsmiddel, selvom, processen er i det væsentlige den samme:

Efter at det fossile brændsel er forbrændt i luft, de resulterende gasser opsamles og afkøles. Opløsningsmidlet tilsættes derefter og absorberer CO ₂ , dannelse af en ny forbindelse i en reversibel kemisk reaktion. Den nye forbindelse adskiller sig fra de andre gasser ved at gå ind i en mere fast tilstand, der pumpes til et nyt kammer og opvarmes. Varmen forårsager CO ₂ at komme tilbage ud af løsningen, så den kan omdirigeres til opbevaring. Opløsningsmidlet sendes tilbage til begyndelsen af ​​cyklussen for at blive genbrugt, og den rensede røggas frigives til atmosfæren.

Bortset fra brug af opløsningsmidler, andet CO ₂ skrubbemetoder omfatter:

• Ved hjælp af adsorbenter, der tiltrækker CO ₂ til deres overflade, hvor den kan fjernes
• Brug af selektivt permeable membraner, der forhindrer CO ₂ fra at passere igennem, men lad de mere godartede gasser slippe ud
• Afkøling af røggasserne til en temperatur, der tvinger CO ₂ at kondensere ud af opløsningen til separation

Selvom hver af de anførte teknikker har vist sig effektiv, på grund af de udfordringer, der er forbundet med at adskille CO ₂ fra røggas, forskere undersøger bedre muligheder, mens vi taler. Løbet er i gang for at finde den bedste og billigste måde at rense luften på. Lær om udfordringerne i CO ₂ skrubbe næste.

Udfordringer ved CO2 -skrubning

Som med mange relativt nye teknologier, CO ₂ skrubbe står over for sin andel af udfordringer. Hinder afhænger af den særlige proces, der bruges til at fjerne kuldioxid og kan omfatte nedbrydning af opløsningsmidlet med andre røggasser, korrosion af membraner, reduceret adsorption af røggasforureninger, samt øgede energiomkostninger og behov.

På nuværende tidspunkt, de to sidstnævnte spørgsmål har en tendens til at være de mest problematiske. Nogle analyser vurderer, at de nuværende indfangningsteknologier koster omkring $ 150 pr. Ton kulstof, tilføjer mellem 2,5 cent/kWh og 4 cent/kWh til din elregning [kilde:U.S. Department of Energy]. Andre skøn sætter prisen tættere på 9 cent/kWh - en stigning på 84 procent i forhold til elektricitet købt fra et anlæg uden kulstofopsamlingsteknologi [kilde:US Department of Energy].

Priserne varierer så meget, fordi en række faktorer påvirker omkostningerne, herunder designet af skrubbersystemet anlæggets placering, anlæggets effektivitet og om kulstofopsamlingsteknologien var original eller tilføjet senere. For eksempel, mens elektricitet genereres på et nyt kulværk ved hjælp af CO ₂ skrubbe kan koste 57 procent mere end elektricitet produceret i et anlæg uden kulstofopsamling, elektricitet genereret på et eksisterende anlæg eftermonteret CO ₂ skrubbe kan koste op til 290 procent mere [kilde:Williams].

Udover at være dyrt, CO ₂ skrubbe kræver også meget energi. Det kræver ikke kun behandling af en stor mængde gas (husk at kun en lille procentdel af røggas faktisk er CO ₂ ), men det skal komprimere det opsamlede CO ₂ i en form, der kan opbevares-en meget energikrævende proces. Så, ironisk, fange kulstof faktisk ender med at bruge sin egen andel af brændstof. Nye kulværker udstyret med kulstofopsamling kan bruge alt fra 24 til 40 procent mere brændstof end dem, der ikke er udstyret med teknologien, mens eftermonterede kulværker kan bruge op til 77 procent mere [kilde:Williams].

Selv under hensyntagen til sit eget energiforbrug og emissioner, selvom, CO ₂ skrubning fjerner stadig en nettomængde på 80 til 90 procent af kuldioxiden fra røggas [kilde:GreenFacts]. Det er en god ting, da nogle forskere vurderer vores emissioner af CO ₂ skal muligvis reduceres med 60 til 80 procent for at undgå katastrofale klimaforandringer [kilde:Marion]. Næste, få mere at vide om ansøgningerne om CO ₂ skrubbe.

Ansøgninger om CO2 -skrubning

Måske kan du en dag skrubbe CO ud ₂ næsten hvor som helst. Men på nuværende tidspunkt, CO ₂ skrubning er primært muligt ved stationære kuldioxidkilder som f.eks. fossile brændende kraftværker. Hvis du synes, at målområdet virker begrænset, selvom, Tænk igen. Forbrænding af fossilt brændstof er den største kilde til CO ₂ i atmosfæren:Kraftværker udleder alene mere end en tredjedel af det samlede CO ₂ emissioner på verdensplan [kilde:Herzog].

Kun den mest genstridige person ville bestride, at fossile brændstoffer ikke snart forsvinder. Fordi på trods af det dobbelte skub for at reducere energiforbruget og skifte til alternative energikilder, mennesker er ikke så tilbøjelige til at ændre deres måde. Og selvom vi nu har viden om at bygge renere, mere effektive anlæg, de nyere anlæg vil ikke være bredt tilgængelige i flere årtier på grund af kraftværkenes lange levetid (omkring 40 år) [kilde:RWE]. Forskning viser, at inden 2030, to tredjedele af CO ₂ emissioner kommer fra eksisterende anlæg [kilde:ScienceDaily].

Naturligvis, mennesker har brug for en måde at rydde op efter sig selv. Som den eneste carbon capture -metode, der kan anvendes på eksisterende anlæg, CO ₂ skrubber er bare løsningen. De er i det væsentlige en måde at købe tid på, indtil vi kan foretage den fulde overgang til renere energikilder. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) mandater og Kyoto -protokollen (som sætter grænser for mængden af ​​CO ₂ emissioner hver signatør må udsende) giver yderligere incitament.

Andre lande har startet emissionshandelsordninger, der vil fastsætte en pris på kulstof. Europa -Kommissionen, for eksempel, angav, at forsømmelse af at bruge kulstofopsamling kunne koste regionen 80 milliarder dollars mere end at installere den [kilde:The Guardian]. Alt dette betyder, at selvom kulstofskrubning stadig er et dyrt foretagende, det kan være lige så dyrt i det lange løb at gøre ingenting.

For mere om CO ₂ skrubbe og andre kulstofopsamlings- og lagringsteknologier, prøv linkene på den næste side.

Nogle forskere går et eller to skridt ud over den nuværende CO ₂ skrubber designet til kraftværker og foreslår enheder, der bogstaveligt talt ville trække CO ₂ ud af den blå luft. De træagtige enheder ville skille sig ud i det fri og samle CO ₂ på deres overflader. Ligner et træ, der tager CO ₂ til fotosyntese, men mange gange stærkere, enhederne ville have en speciel sorbent, der ville trække CO ind ₂ fra den omgivende luft og gem den.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer Carbon Capture
• Hvad er Clean Coal Technology?
• Sådan fungerer global opvarmning
• Sådan fungerer kulstofaftryk
• Sådan fungerer kulstofudligninger
• Sådan fungerer kulstofafgiften
• Sådan fungerer kulstofhandel
• Er et nul-kulstof, nul-spild, nul-bil by i horisonten?

Flere store links

• CARMA:Identificerer verdens mest forurenende kraftværker
• GreenFacts:CO2 -opsamling og -lagring
• The Guardian:Carbon Capture Technologies

Kilder

• Allen, Paddy. "Carbon capture -teknologier." Værgen. 12. juni kl. 2008. (16. juli, 2008)
• http://www.guardian.co.uk/environment/interactive/2008/jun/12/carbon.capture
• CCS Education Initiative. "Carbon Capture and Sequestration:Ofte stillede spørgsmål." (16. juli, 2008) http://www.ccs-education.net/faqs.html
• Green Car Congress. "BP og Powerspan samarbejder om at demonstrere og kommercialisere CO2-opsamlingsteknologi til kulfyrede kraftværker." 8. august, 2007. (16. juli, 2008) http://www.greencarcongress.com/2007/08/bp-and-powerspa.html
• GreenFacts. "Videnskabelige fakta om CO2 -opsamling og opbevaring." 7. november kl. 2008. (16. juli, 2008) http://www.greenfacts.org/en/CO2-capture-storage/l-3/3-capture-CO2.htm#1p0
• Herzog, Howard J. "Hvilken fremtid for kulstofopsamling og -sekvestrering?" Miljøvidenskab og teknologi. Vol. 35, Iss. 7. 1. april kl. 2001. (16. juli, 2008) http://sequestration.mit.edu/pdf/EST_web_article.pdf
• Jha, Alok. "Omkostningerne ved at rydde op i fossile brændstoffer- og prisen på ikke at gøre noget." Værgen. 13. juni kl. 2008. (16. juli, 2008) http://www.guardian.co.uk/environment/2008/jun/13/carboncapturestorage.fossilfuels
• Marion, John, et al. "Kontrol af kraftværks CO2 -emissioner:En visning på lang afstand." (16. juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/1b2.pdf
• Ronca, Debra. "Sådan fungerer Carbon Capture." HowStuffWorks. 2008. (18. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/carbon-capture.htm
• RWE. "Oversigt over CO2 -skrubbe proces." (16. juli, 2008) http://www.rwe.com/generator.aspx/konzern/fue/strom/CO2-minimiertes- kraftwerk/CO2-waesche/language =da/id =272122/page-CO2-waesche.html
• Science Daily. "Lavere kuldioxidemissioner fra kulfyrede kraftværker mulig med teknologiudvikling." 21. marts 2007. (16. juli, 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070319175954.htm
• Det amerikanske energiministerium. "Carbon Capture Research." 6. september, 2007. (16. juli, 2008) http://www.fossil.energy.gov/programs/sequestration/capture/index.html
• US Department of Energy:National Energy Technology Laboratory. "Kulbinding." (16. juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/CO2capture.html
• "Innovationer for eksisterende planter." (16. juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/ewr/CO2/PostCombustion.html
• Williams, Robert H. "CO2-fangstrelaterede aktiviteter i USA." 24. maj, 2007. (16. juli, 2008) http://belfercenter.ksg.harvard.edu/files/15-bob%20williams.pdf