Употреба ЦО₂: 10 финалиста названих за Царбон КСПризе

У понедјељак, организација КСПризе објавила је да је одабрала 10 финалиста за своје НРГ ЦОСИА Царбон натјецање. Ови финалисти ће добити простор у близини електране и цијеви које ће испоручити дио испушних плинова богатих угљичним диоксидом. На конкурентима је да угљични диоксид претворе у производе који се продају.

За финалисте, ти производи се крећу од бетона до угљеничних наноцеви. Да бисмо добили бољи преглед технологија и самог такмичења, разговарали смо са Марциусом Ектавоуром, КСПризеовим вишим директором за енергију и ресурсе.

Снимите, нема складишта

Свет остаје посвећен фосилним горивима, упркос нашем све већем знању о ризицима које представљају. Ови ризици су подигли интерес за идеју хватања и складиштења угљеника. Уместо да угасимо наш хардвер за сагоревање фосилних горива и сву инфраструктуру која га храни, ми једноставно уклањамо угљен-диоксид из издувних гасова постројења, стављајући га у дугорочно складиштење или реагујући са стенама да би га неограничено закључао.

Али, то троши енергију, одузимајући излаз из постројења на фосилна горива и коштајући новац. "Загађење угљеником је данас бесплатно, а то је скупа технологија", рекао је Ектавоур. "То је основни изазов."

Као резултат тога, дошло је само до неколико мањих тестова за хватање и складиштење угљеника, а неколико планова за проширење на комплетне објекте је отказано. Гледано у том светлу, могло би бити тешко разумети шта се КСПризе нада да ће постићи овде.

Одговор је сасвим једноставан: они не раде хватање и складиштење угљеника. Они производе хватање угљеника и конверзију у производе за које постоји тржиште. Сви изазивачи имају процесе који могу користити угљични диоксид као сировину. Конкуренција у угљенику је њихова прилика да виде које од њих се могу проширити.

Деплоимент

За 10 финалиста, најава је означила почетак неколико година напорног рада. "Имамо још две године писте за финалисте да се повећају за 10к у односу на оно што су већ урадили", рекао је Ектавоур Арсу. "Годину дана за изградњу и тестирање и развој, и још девет мјесеци до годину дана да се стварно покрене на лицу мјеста и прикупи податке."

У овом случају, "на лицу места" значи једну од две локације: фабрику природног гаса у Алберти, Канада или електрану на угаљ у Виомингу.

Добијање оператера на броду био је један од изазова са којима се суочио КСПризе, рекао је Ектавоур: "У почетку је било мало неодлучности - не видимо ту врсту иновација у енергетској индустрији."

Токови издувних гасова се разликују у погледу присутности додатних гасова, што може утицати на све процесе који укључују катализаторе. Постоји и велика разлика у ЦО2 концентрације издувних гасова, при чему испушни плинови у природном гасу носе око пет процената ЦО2, а угаљ 12%. За оне тимове у којима је ово било важно, КСПризе је покушао да их пронађе на одговарајућем сајту. Али за многе од њих, локација није много значила. "Они ионако морају да га прочисте до 90%", рекао је Ектавоур.

Пројекти ће се оцјењивати на основу три сета критерија. Један се односи на примарни задатак циља: који проценат угљичног диоксида који се шаље кроз систем завршава у неком облику производа. С тим у вези, процеси би требали користити више угљика него што би се на крају ослободили напајања, што би резултирало нето смањењем емисија. Други сет критерија се фокусира на енергетску и материјалну ефикасност. "Колико су скупи ваши катализатори? Колико струје то кошта? Колико топлоте требате?" Упита Ектавоур. "Тимови се такмиче да би смањили трошкове и употребу материјала и енергије."

Такође, у овој категорији су питања употребе земљишта и ресурса, као што је вода. Оба ова, сугерисао је Ектавоур, можда је разлог зашто постоји само један тим који је фокусиран на храњење угљен-диоксида организму који би га инкорпорирао у корисне молекуле. Док се такве ствари могу урадити фотосинтетским алгама, потребно је доста простора за рибњаке за раст, као и значајне количине воде.

Коначни критеријуми су економски. "Ради се о трансформацији молекула угљеника у нешто корисно", рекао је Ектавоур Арсу. "Други начин описивања корисног је драгоцен или генерирање прихода."

Али не постоји један пут до успеха на економском плану. Један од тимова се нада да ће произвести угљеничне наноцеви; иако је њихово тржиште мало, они дају високу цену. На другом крају, неколико тимова се фокусира на бетон, гдје се ниске цијене тргују на огромном тржишту.

Термодинамика

У овом тренутку, једина употреба за ухваћени угљични диоксид који смо пронашли је екстракција уља, гдје се може пумпати под земљом како би се нафта присилила на површину. Пројекти који се овдје проводе трансформирају угљични диоксид кемијски. А то значи да се скоро сви упуштају у велики термодинамички изазов, јер је угљен диоксид изузетно стабилан молекул.

Једини изузетак су карбонати, хемикалије које обично укључују метал који је комплексиран са негативно набијеним ЦО3 ион. Они су енергетски повољни у поређењу са угљен-диоксидом и могу се наћи у употреби у грађевинским материјалима. Међутим, већина пројеката укључује неку врсту енергије за разбијање веза угљеника и кисеоника. "Није битно одакле добијате енергију", рекао је Ектавоур, "докле год је то ниско угљеник ако покушавате да смањите емисију угљеника."

Међутим, он је рекао да је пад цијена обновљиве енергије промијенио економију, а даљњи развој могао би отворити додатне могућности.

У неким случајевима, тимови изричито наводе да користе соларну енергију како би обезбедили енергију за разбијање угљен-диоксида или за снабдевање водоником да реагује. У другим случајевима, то је дио процеса који већ убризгавамо енергију у сличне угљичне наноцјевчице, компоненте батерија или пластику.

Коначно, цена и ефикасност ће овде бити кључне детерминанте. У супротном, и даље ће бити економичније да нашу пластику произведу из фосилних горива и да трошимо мање енергије користећи алтернативне процесе. Али ствари као што су порези на угљеник или трговање емисијама могу такође нагнути ствари у корист коришћења угљен-диоксида; Ектавоур је говорио о ситуацијама у којима "Енергетски губите, али ако се фокусирате на минимизирање емисије угљеника, можда ћете победити."

Зашто конкуренција?

Ако је изазов мјешавина термодинамике и економије, зашто би конкуренција била неопходна? Због тога је Ектавоур имао више одговора. Једна од њих је да може помоћи у превазилажењу (сасвим разумног) конзервативизма комуналних предузећа. "Познајем мандат" не мијењати ништа, не експериментирати ни са чим, не допустити да свјетла трепере ", рекао је Арсу.

Са великим демонстрационим пројектима, КСПризе би могао да помогне да се покаже да технологија не утиче на примарну намену ових електрана.

Овде такође постоји операција улова. Те технологије морају бити у стању да се проширују како би се постигла било каква штета у нашим емисијама угљика. Али, као што Ектавоур примјећује, "слободно тржиште никада не би изградило центар за тестирање у сврху тестирања нове технологије у индустријским размјерима прије него што тржиште постане зрело."

КСПризе би могао да обезбеди излаз из овог улова-22.

Осим ових практичних брига, Ектавоур је звучао помало као Солар Импулсе тим у разговору о њиховом кружном путовању у соларним авионима - термини као што су "моонсхот" и "инспиративни". Умјесто да људи слушају вијести о плановима за хватање угљика који никада не излазе из земље, "ми покушавамо оријентирати људе да мисле" хеј, то је могуће ", рекао је он Арсу. За две године, када се подаци прикупљају и анализирају, имаћемо много бољи осећај шта је могуће.