Hogyan működik a szén-dioxid-leválasztás és -hasznosítás?

Szénleválasztási és -hasznosítási technológia nemcsak hasznos, hanem szükséges stratégia is a légkör CO2-szintjének csökkentésére és a globális hőmérséklet növekedésének megállítására a közeljövőben. Úgy működik, hogy eltávolítja a légköri szén-dioxidot, és vagy újra felhasználja, vagy véglegesen tárolja.

Számtalan technológia és módszer létezik ennek elérésére, kezdve a közvetlen levegőfelvétel az erdészethez.

A szénmegkötés definíciója

Szénleválasztás, vagy szénmegkötés Ez az a folyamat, amely a légköri szén-dioxid megkötését végzi, amelyet gyakran olyan nagy kibocsátású iparágak bocsátanak ki, mint az energia, az építőipar, a gyártás és a közlekedés. 

Mi történik a szén-dioxid eltávolítása, majd leválasztása után, az úgynevezett szén hasznosítás. Újrahasznosítható, és gazdaságilag értékes termékként értékesíthető az ipar számára. Ezt aztán értékesítendő végtermékekké alakítanák át, például új anyagokká vagy üzemanyagokká.

Szén rögzítése azt a folyamatot jelenti, amelyben a leválasztott szén-dioxidot tartósan a földben, a légkörtől távol tárolják. Ennek legáltalánosabb példája a természetben az, ahogy a növények a légköri szén-dioxidot szerves vegyületekké (pl. keményítővé) alakítják. 

Vannak azonban kialakulóban lévő mesterséges szénmegkötő technológiák is, mint például a Orca szén-dioxid-leválasztási projekt. Az üzem a vizet és a felfogott szén-dioxidot mélyen a föld alá szivattyúzza, ahol azt tartósan a kőzetekben tárolják.

Ezeket a folyamatokat együttesen úgy ismerjük Szén-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás (CCUS). 

Miért kritikus most a szén-dioxid-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás?

Szén leválasztás, hasznosítás és tárolás a technológia már nagyon régóta létezik. Az elmúlt években azonban ugrásszerűen megnőtt az érdeklődés e terület iránt az elkövetkező években teljesítendő sürgős éghajlati célok miatt.

A Párizsi Megállapodás és a COP27 során az volt a konszenzus, hogy fogy az idő ahhoz, hogy az elkövetkező években drasztikus változások nélkül kezeljük az éghajlatváltozást. A megállapodás az volt, hogy korlátozza a globális átlaghőmérséklet növekedését 2C és ideális esetben 1.5C az iparosodás előtti szinthez képest. Ezen értékek feletti növekedés visszafordíthatatlan károkat okozna a bolygón. 

Ennek eléréséhez a világnak el kell távolítania 1 milliárd tonna CO2-t 2025-re. Míg a szén-negatív megújuló energiaforrások és a fák ültetése eltávolíthatják a CO2-t a légkörből, ezek nem elegendőek ezen éghajlati célok eléréséhez. Itt van a jelentős szükség szén-dioxid-leválasztó és tároló technológia hazugság. 

A szén-dioxid-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás alapvető lépései

A CCUS-ban négy fő lépés van:

1. CO2 megkötése helyhez kötött forrásokban, például erőművekben és ipari telephelyeken.
2. A leválasztott CO2 szállítása a tárolóhelyekre (ez magában foglalja a gáz összenyomását vagy cseppfolyósítását)
3. A leválasztott szén hasznosítása különböző alkalmazásokban (pl. szénsavas italok, gázbefecskendezés a fokozott olajkinyerés érdekében)
4. A CO2 tartós tárolása

Ebben a cikkben elsősorban az első lépésre koncentrálunk, amely a szén-dioxid-leválasztás vagy a szénmegkötés. 

Szén-leválasztási módszerek

Van négy főbb kategóriák amelyekhez a szén-dioxid-leválasztási módszerek tartoznak:

• Égetés előtti szénleválasztási módszerek

Ez a folyamat a fosszilis tüzelőanyagok elégetése előtt eltávolítja a szén-dioxidot. Ebben a folyamatban a fosszilis tüzelőanyag elgázosítási folyamaton megy keresztül, amely hidrogén és CO2 keverékévé alakítja. A hidrogén „tiszta” tüzelőanyagként elégethető, amely nem termel CO2-t hulladékként. 

A leválasztott CO2 ezután összenyomható, szállítható és tárolható más ipari felhasználásra. Ez a módszer a „kék” hidrogén üzemanyag előállításának egyik módja.

Mivel az előégetés során keletkező CO2 szén-dioxid-leválasztási módszerek is nagyobb koncentrációban, a CO2 eltávolítás egyszerűbb és hatékonyabb a égés utáni szénleválasztás. Az elgázosítással kapcsolatos beruházási költségek azonban meglehetősen drágák, különösen akkor, ha azt a meglévő létesítményekbe utólag építik be újak helyett.

• Égés utáni szénleválasztási módszerek

Az égetést követő szén-leválasztási és -hasznosítási módszerek a tüzelőanyag elégetése után eltávolítják a szén-dioxid-gázt. Ez a legszélesebb körben használt iparágakban szén-dioxid-leválasztás. Ez általában a kipufogónál történik, ahol a CO2-kibocsátás történik. Speciálisan tervezett szűrőket vagy folyékony oldószereket használ a CO2 leválasztására a kipufogógázból. 

Az első szakasz az abszorpciós fázis lesz, ahol az oldószer elnyeli a CO2-t. A második fázis a „deszorpciós” fázis, ahol a hőmérsékletváltozás hatására a CO2 felszabadul az oldószerből, és ezáltal a CO2 elválik.

Egy másik példa az égetést követő szén-dioxid-leválasztási technológiára, amely fejlesztés alatt áll a mész felhasználása a CO2 eltávolítására. A melléktermék mészkő lesz, amelyet fel lehet melegíteni a CO2 leválasztására.

• Oxi-üzemanyag égetési módszerek

Az oxigén-üzemanyag égetési folyamatok levegő helyett tiszta oxigént használnak az üzemanyag elégetéséhez. Ez eltávolítja az egyéb szennyeződéseket, például a kén-dioxidot. A melléktermék ebben az esetben csak vízgőz és CO2 gáz lenne, amelyek könnyen szétválaszthatók. 

• Közvetlen levegő-elfogás

A Direct Air Capture (DAC) egy másik új szén-dioxid-leválasztási módszer. Eltávolítja a CO2-t a környezeti levegőből, ahelyett, hogy csak a helyhez kötött CO2-kibocsátási helyeken, például erőművekben történik. 

A különbség itt az, hogy a DAC-val még a múltban kibocsátott CO2 is eltávolítható. Ez lehetővé tenné több CO2 eltávolítását a légkörből, csökkentve a levegő általános CO2-szintjét.

Az égetést követő szén-dioxid-leválasztással csak az akkor kibocsátott CO2-t távolítja el. Így megakadályozza a CO2-szint további emelkedését.

A meghozandó éghajlat-politikai intézkedések sürgőssége miatt a DAC egyre nagyobb érdeklődést mutat. Az egyik vezető szénmegkötő cégek ezen a területen a svájci székhelyű Climeworks. Elindította a világot legnagyobb közvetlen légi szénleválasztó létesítmény Izlandon, az úgynevezett Orca szén-dioxid-leválasztás projektet. 

A szén-dioxid-leválasztó üzem évi 4,000 tonna CO2 megkötésére lenne képes. 

A szén-dioxid-leválasztás jövője

Az ilyen szén-dioxid-leválasztó üzemek további fejlesztésével a cél a költségek csökkentése szén-dioxid-leválasztás és -megkötés. Nagyszabású megvalósításának egyik legnagyobb akadálya szén-dioxid-leválasztó és tároló technológia a költség.

Mivel a szén-dioxid-kibocsátás olcsó, kevés a gazdasági ösztönző a foglalkoztatásra szén-dioxid-leválasztási technológia ipari méretekben. A dolgok azonban javulnak, és az elmúlt években nagyobb érdeklődés mutatkozott a befektetők, a kormányok és a tudósok részéről.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://carboncredits.com/how-does-carbon-capture-and-utilization-work/