Zachycování uhlíku

Aminové čištění

Aminové čištění je metoda zachycování uhlíku na bázi rozpouštědel, která je vhodná pro průmyslová odvětví s velkými průtoky, jako jsou elektrárny, závody s chemickými procesy nebo ocelárny. V místech, kde se soustřeďuje více průmyslových odvětví s vysokými emisemi, lze systémy aminového čištění dokonce centralizovat, takže jedna instalace může sloužit více závodům.

Nejprve jsou spaliny, také známé jako výfukové plyny, ochlazeny v chladicí věži na teplotu těsně nad pokojovou teplotu. Poté ochlazené spaliny vstupují do absorpční věže, kam se přivádí amin, kapalný alkalický adsorbent. CO₂ ze spalin se rozpustí v aminu a zachytí se. Všechny ostatní plyny dále stoupají věží a jsou vypouštěny.

Amin nyní obsahuje vysokou koncentraci CO₂. Pro jeho oddělení je amin přenášen do regenerační věže, kde je zahříván párou ve vakuu. Aplikací vakua lze snížit bod varu aminu. Pára uvolňuje zachycený oxid uhličitý, nyní s velmi vysokou úrovní čistoty. Amin se při vysokých teplotách rozkládá. Snížením bodu varu se tedy amin zachová a při správném zacházení může být znovu použit – po mnoho let. Regenerace aminů proto vede k trvale udržitelnějšímu a nákladově efektivnějšímu procesu: nový amin je drahý a obtížně se likviduje.

Posledním stupněm je odvedení CO₂ do sběrné nádoby. Vývěva odsává zachycený plyn z regenerační věže do sběrné nádoby. Oxid uhličitý může být poté přepraven k opětovnému použití nebo skladování a kapalný amin se vrací do absorpční věže.

Proces pohyblivého lože

Proces zachycování uhlíku v pohyblivém loži se skládá ze tří fází: adsorpčního reaktoru, desorpčního reaktoru a vysoušeče adsorbentu. V tomto procesu se CO₂ zachycuje pevnými sorbenty. Jedná se o kuličky z porézního materiálu nasyceného aminovým rozpouštědlem, které cirkulují třemi částmi systému.

Adsorpční reaktor
Proces začíná v adsorpčním reaktoru. Zde se přivádí spalinový plyn z průmyslového procesu a CO₂ je adsorbován sorbentem. Ačkoli se tato metoda liší, tento krok funguje přesně stejně jako v procesu aminového čištění: oxid uhličitý se v aminovém rozpouštědle rozpustí a zachytí.

Desorpční reaktor
Pevný sorbent nasycený CO₂ se poté přesune do desorpčního reaktoru. Pára je vháněna do reaktoru a kondenzuje na pevném sorbentu, čímž uvolňuje CO₂, který lze poté extrahovat.

Vývěva připojená k výstupu desorpčního reaktoru odsává CO₂. Plyn prochází vývěvou a na výstupu je odváděn do sběrné nádoby. Odtud jej lze přepravit k opětovnému použití nebo skladování.

Vysoušeč adsorbentu
Dále se pevný sorbent, nyní nasycený vlhkostí, přesune do vysoušeče adsorbentu. Dmychadlo vhání teplý vzduch do vysoušeče, čímž se snižuje jeho vlhkost. Pevné sorbenty jsou poté vypuštěny z vysoušeče adsorbentu a připraveny k opětovnému použití.

Vakuová adsorpce s kolísáním tlaku (VSA)

Vakuová adsorpce s kolísáním tlaku (VSA), známá také jako adsorpce s kolísáním tlaku (PSA) nebo vacuum pressure swing adsorption (VPSA), je proces oddělování CO₂, který se řídí stejnými obecnými kroky jako proces s pohyblivým ložem: adsorpce, desorpce a regenerace.

Adsorpce
Nejprve jsou spaliny pod vysokým tlakem vedeny přes takzvané adsorpční lože. Jedná se o filtr vyrobený z pevného sorbentu: porézního materiálu, který může být na bázi aminů, stejně jako ostatní metody zachycování, nebo může být jinou sloučeninou, jako je aktivní uhlí nebo zeolit. Selektivně zachycuje molekuly CO₂ a zároveň umožňuje průchod ostatních plynů.

Desorpce
Po oddělení CO₂ od zbytku spalin a nasycení adsorbentního lože se v komoře vytvoří vakuum. V důsledku toho se sníží tlak na zachycené molekuly oxidu uhličitého, které se tak mohou uvolnit z adsorbentního lože a vrátit se do plynného stavu. Při současném zvýšení teploty je proces desorpce ještě účinnější.

Regenerace
Stejně jako při procesu aminového čištění se tímto procesem uvolňování oxidu uhličitého regeneruje i adsorbentní lože na bázi aminů, což umožňuje jeho opětovné použití.

Molekuly lze následně znovu zachytit, nyní ve vysoké čistotě, pro přepravu nebo skladování.

Zachycování uhlíku pomocí membrán je snadno škálovatelná metoda vhodná pro malé až střední zdroje emisí oxidu uhličitého, jako je zušlechťování bioplynu nebo petrochemické rafinace. Proces zachycování membránou využívá několika různých membrán. Ty působí jako filtry: materiál membrány umožňuje CO₂ snadno proniknout, ale ostatní plyny zůstávají zachyceny.

Aplikací vakua a přetlaku na tyto membrány se zvyšuje celková účinnost tohoto procesu. Vakuum a přetlak pomáhají udržovat tlakový rozdíl napříč každou membránou. Tlak se na jedné straně membrány snižuje pomocí vývěvy a na druhé straně se zvyšuje pomocí dmychadla. Tím se zvyšuje rychlost pronikání CO₂ membránou.

Zachycování membránou je obvykle rozděleno do dvou samostatných stupňů, z nichž každý se skládá z několika paralelně pracujících membránových modulů. Dvojím filtrováním se oddělí a odstraní maximální množství spalin, což umožňuje vyšší čistotu získaného CO₂.

Bez ohledu na použitou metodu odstraňování oxidu uhličitého lze CO₂ buď využít, nebo trvale uložit.

Využití

Oxid uhličitý je důležitý zdroj potřebný v různých průmyslových odvětvích. Celosvětově je zapotřebí více než 230 milionů tun CO₂ ročně. Největším spotřebitelem je průmysl hnojiv, následovaný ropným a plynárenským průmyslem, který využívá plyn ke zvyšování těžby ropy.

Jedná se však také o důležitou komoditu pro další komerční použití. Plyn se používá v hasicích systémech, ke stimulaci růstu rostlin ve sklenících a při výrobě potravin a nápojů.

Opětovným použitím oxidu uhličitého, který by se jinak uvolňoval do ovzduší, se vytváří cirkulárnější a trvale udržitelnější systém.

Skladování

Druhou možností manipulace se zachyceným oxidem uhličitým je jeho trvalé uložení. Oxid uhličitý lze uložit hluboko pod zemí v podloží.

Za tímto účelem se CO₂ nejprve smísí s vodou, čímž vznikne kyselina uhličitá. Ta se čerpá pod zemský povrch. Kyselost sycené vody rozpouští minerály v čedičové hornině a jejich ionty se uvolňují do vody.

Časem tyto ionty reagují s oxidem uhličitým a navážou se na něj. Tím se hornina mineralizuje a vytváří pevnou látku – což znamená, že oxid uhličitý se v podstatě stává součástí horniny.

Po dvou letech tento proces dokončí více než 90 % směsi. Tím je zajištěno bezpečné a trvalé uložení oxidu uhličitého a zabráněno jeho návratu do atmosféry.

Přeměna CO2 na pevnou horninu

Přímé zachycování v oceánech je další metoda odstraňování oxidu uhličitého z našeho přirozeného prostředí, která se v současné době vyvíjí.

Oceány naší planety jsou přirozenými úložišti uhlíku: v průběhu mnoha desetiletí se CO₂ z ovzduší rozptyluje a rozpouští v oceánu. Horní vrstva oceánské vody může být ošetřena tak, aby se z ní odstranil oxid uhličitý, který obsahuje. Malé množství – méně než 1 % – zachycené vody se odvede a předem zpracuje tak, aby se vytvořila kyselina. Kyselina se poté přidává do zbytku zachycené vody, kde spouští chemický proces, který odstraňuje CO₂. Voda je poté obnovena na původní hodnotu pH a vrácena zpět do oceánu.

Tento proces by umožnil oceánské vodě absorbovat stejné množství CO₂, jaké bylo právě odstraněno, a přeměnit jej tak na velmi trvale udržitelné řešení.

V případě realizace by se jednalo o mimořádně ekologickou metodu zachycování oxidu uhličitého, protože využívá výhradně mořskou vodu, nevyžaduje žádné absorbenty ani rozpouštědla a nevznikají při ní žádné vedlejší produkty.

V závislosti na typu a použitých technikách se při zachycování uhlíku používá řada různých vakuových technologií.

Suchoběžné šroubové, zubové a kapalinokružné vývěvy lze použít pro přímé zachycování ze vzduchu (DAC), zatímco průmyslové metody zachycování mohou také využívat rotační lamelové a rotační pístové vývěvy a dmychadla s bočním kanálem.

Projděte si náš vyhledávač produktů nebo nás kontaktujte – společně s vámi najdeme správné řešení pro vaše použití.

Přímé zachycování ze vzduchu (DAC) je metoda zachycování uhlíku, která extrahuje oxid uhličitý přímo z atmosféry.

Na rozdíl od průmyslového zachycování uhlíku k němu nedochází v místě emisí, ale lze jej provést odkudkoli.

Uhlík pak může být trvale uložen pod povrchem země nebo může být znovu použit v průmyslových odvětvích, která pro své procesy vyžadují oxid uhličitý.

Vývěvy Busch se používají v procesech zachycování uhlíku po celém světě. Naše vývěvy najdete ve všech typech technologií zachycování uhlíku, jak v průmyslovém zachycování uhlíku, tak v přímém zachycování ze vzduchu.

Protože naše vývěvy hrají rozhodující roli při zachycování a skladování uhlíku, přispíváme také k zelenějšímu světu. Naše vývěvy zajišťují účinné a efektivní odstraňování oxidu uhličitého z atmosféry a jeho bezpečné opětovné použití nebo skladování.

Místo umístění u zdroje emisí odstraňuje přímé zachycování ze vzduchu (DAC) již existující oxid uhličitý z atmosféry.

Systém zachycování nemusí být připojen k továrně nebo elektrárně, což znamená, že jej lze umístit kdekoli, zcela nezávisle na jiných průmyslových odvětvích.

DAC je také způsob zachycování uhlíku emitovaného ze zdrojů, kde přímý systém není možný, například z vozidel, a také staršího uhlíku – emisí oxidu uhličitého, které se v naší atmosféře hromadily mnoho let předtím, než byla k dispozici technologie zachycování uhlíku.

Ano, oxid uhličitý zachycený v procesech zachycování uhlíku lze znovu použít.

CO₂ je důležitým zdrojem v celé řadě průmyslových odvětví – používá se při výrobě hnojiv a hasicích systémů a je přiváděn do skleníků, aby stimuloval růst rostlin – a to je jen několik příkladů.

Opětovným použitím oxidu uhličitého, který by se jinak uvolňoval do ovzduší, se vytváří cirkulárnější a trvale udržitelnější systém.

Zachycování uhlíku může minimalizovat emise CO₂ a tím i celkový dopad, který mají stávající elektrárny na atmosféru.

Průmyslový systém zachycování uhlíku lze dodatečně instalovat do stávající elektrárny, která využívá fosilní paliva.

A se systémem přímého zachycování ze vzduchu (DAC) může zachycování uhlíku také odstranit dřívější emise z atmosféry.

Zachycování uhlíku je proto způsobem, jak zmírnit dopad naší stávající technologie, zatímco svět přechází na zelenější výrobu energie.