science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe CO2-schrobben werkt

Dat is geen mist:het is smog - het bewijs dat de lucht steeds meer vervuild raakt met broeikasgassen. Getty Images

Het zijn hachelijke tijden waarin we leven. Het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering heeft onlangs verklaard dat om rampzalige temperatuurstijgingen te voorkomen, de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen mag na het jaar 2015 niet stijgen. Toch voorspelt het Internationaal Energieagentschap dat ons energieverbruik tegen 2030 met 50 procent zal toenemen, en als in het verleden behaalde resultaten een indicatie zijn, het klopt waarschijnlijk [bron:The Guardian].

Sinds het begin van de industriële revolutie ongeveer 551 miljard ton koolstof hebben verbrand, de atmosferische concentratie van het gas in de wereld is nu 100 delen per miljoen hoger dan iets meer dan 200 jaar geleden [bron:The Guardian]. Met zulke gegevens die de lucht verstoppen, het is vrij duidelijk dat mensen een aantal behoorlijk gewichtige beslissingen moeten nemen met betrekking tot hun energieverbruik:Vaarwel SUV; hallo hybride.

Maar wat als we onze cake konden hebben en die ook konden opeten? Of in het geval van koolstofvastlegging: en CO 2 schrobben in het bijzonder -- onze cokes . Zoals je misschien al weet van What is Clean Coal Technology? en hoe koolstofafvang werkt, cokes is een gestolde vorm van koolstof, en de term koolstofvastlegging verwijst naar een breed scala aan processen die koolstofdioxide opvangen en wegsturen voor permanente opslag of productief gebruik. CO 2 scrubben is een bijzondere vorm van koolstofafvang die plaatsvindt nadat fossiele brandstof is verbrand, maar voordat de uitlaat de lucht in gaat.

Afgezien van het momenteel forse prijskaartje, veel mensen zien CO 2 schrobben als een van de gemakkelijkste manieren om de uitstoot van kooldioxide te verminderen, omdat het geen veranderingen in levensstijl vereist. Geen zonnepanelen om op te zetten of windparken om op aan te sluiten; geen schuldgevoelens over het per ongeluk de hele dag aan laten staan ​​van de lichten. Blijf gewoon die middernachtolie verbranden en laat de scrubbers de rest doen. Maar wat houdt "de rest" precies in? Blijf lezen om erachter te komen.

Inhoud
  1. Het CO2-schrobproces
  2. Uitdagingen van CO2-schrobben
  3. Toepassingen voor CO2 schrobben

Het CO2-schrobproces

CO 2 schrobben werkt niet door de steenkool fysiek te wassen, maar door CO . te isoleren 2 van de andere rookgassen voordat ze in de lucht komen. Getty Images

In welk land je ook woont, tenzij je in een yurt woont, de elektriciteit die uw huis van stroom voorziet, komt hoogstwaarschijnlijk van een elektriciteitscentrale. De Verenigde Staten verbranden fossiele brandstoffen voor meer dan 85 procent van hun energiebehoefte, en energiecentrales ontkiemen in China met een snelheid van twee per week [bron:Herzog/CCS].

Om energie te produceren, de meeste energiecentrales verbranden steenkool (of een andere fossiele brandstof) in de lucht om stoom te creëren. De stoom laat een turbine draaien, die elektriciteit opwekt. Afgezien van stoom, Hoewel, een mengelmoes van griepsgassen worden ook gemaakt en vrijgegeven in de atmosfeer. Veel van die externe emissies zijn broeikasgassen die bijdragen aan het broeikaseffect.

Maar niet alle broeikasgassen zijn gelijk geschapen. Hoewel koolstofdioxide gewoonlijk niet meer dan 15 procent van de uitstoot van een elektriciteitscentrale per volume uitmaakt, het is verantwoordelijk voor 60 procent van het broeikasgaseffect [bron:U.S. Department of Energy/Marion].

Om de CO . te voorkomen 2 ontsnappen in de atmosfeer, CO-afvang na verbranding (zoals de naam al aangeeft) werkt door CO . te isoleren 2 van de overige rookgassen na verbranding. Nadat de rookgassen zijn verwijderd, of geschrobd , ze worden losgelaten in de lucht. Sommige wastechnieken isoleren ook andere broeikasgassen zoals zwavel en kwik, maar sinds CO 2 is het grootste probleem, het krijgt de meeste aandacht.

Momenteel, een vloeibaar oplosmiddel gebruiken om te binden met de CO 2 en scheiden van de andere gascomponenten is de meest wijdverbreide methode voor isolatie. Twee veelgebruikte oplosmiddelen zijn waterige ammoniak en mono-ethanolamine (MEA).

Ongeacht het gekozen oplosmiddel, Hoewel, het proces is in wezen hetzelfde:

Nadat de fossiele brandstof in de lucht is verbrand, de resulterende gassen worden opgevangen en gekoeld. Het oplosmiddel wordt vervolgens toegevoegd en absorbeert de CO 2 , een nieuwe verbinding vormen in een omkeerbare chemische reactie. De nieuwe verbinding scheidt zich van de andere gassen door een meer vaste toestand binnen te gaan die naar een nieuwe kamer wordt gepompt en opnieuw wordt verwarmd. De warmte zorgt ervoor dat de CO 2 om uit de oplossing te komen, zodat het kan worden omgeleid naar opslag. Het oplosmiddel wordt teruggestuurd naar het begin van de cyclus om opnieuw te worden gebruikt, en het gereinigde rookgas komt in de atmosfeer terecht.

Naast het gebruik van oplosmiddelen, andere CO 2 wasmethoden zijn onder meer:

  • Gebruik van adsorbentia die CO . aantrekken 2 naar hun oppervlak waar het kan worden verwijderd
  • Gebruik van selectief permeabele membranen die CO . voorkomen 2 van het passeren, maar laat de meer goedaardige gassen ontsnappen
  • Afkoelen van de rookgassen tot een temperatuur die CO . dwingt 2 condenseren uit de oplossing voor scheiding;

Hoewel elk van de genoemde technieken effectief is gebleken, vanwege de uitdagingen die inherent zijn aan het scheiden van CO 2 uit rookgas, wetenschappers onderzoeken op dit moment betere opties. De race is begonnen om de beste en goedkoopste manier te vinden om de lucht te zuiveren. Lees meer over de uitdagingen van CO 2 volgende schrobben.

Uitdagingen van CO2-schrobben

Deze energiecentrale met schrobtechniek is niet alleen een stuk schoner dan reguliere centrales, maar ook een stuk duurder. Istock Foto

Zoals met veel relatief nieuwe technologieën, CO 2 schrobben staat voor een aantal uitdagingen. Obstakels zijn afhankelijk van het specifieke proces dat wordt gebruikt om kooldioxide te verwijderen en kunnen afbraak van het oplosmiddel door andere rookgassen omvatten, corrosie van membranen, verminderde adsorptie door rookgasverontreinigingen, evenals hogere energiekosten en -behoeften.

Momenteel, de laatste twee problemen zijn meestal het meest problematisch. Sommige analyses schatten dat de huidige afvangtechnologieën ongeveer $ 150 per ton afgevangen koolstof kosten, tussen 2,5 cent/kWh en 4 cent/kWh toevoegen aan uw elektriciteitsrekening [bron:U.S. Department of Energy]. Andere schattingen brengen de prijs dichter bij 9 cent / kWh - een stijging van 84 procent ten opzichte van elektriciteit die is gekocht van een fabriek zonder technologie voor het afvangen van koolstof [bron:U.S. Department of Energy].

Prijzen variëren zo sterk omdat een aantal factoren van invloed zijn op de kosten, inclusief het ontwerp van het wassysteem, de locatie van de fabriek, de efficiëntie van de installatie en of de koolstofafvangtechnologie origineel was of later werd toegevoegd. Bijvoorbeeld, terwijl elektriciteit opgewekt in een nieuwe kolencentrale met CO 2 schrobben kan 57 procent meer kosten dan elektriciteit opgewekt in een fabriek zonder koolstofafvang, elektriciteit opgewekt in een bestaande installatie die is uitgerust met CO 2 schrobben kan tot 290 procent meer kosten [bron:Williams].

Behalve dat het kostbaar is, CO 2 schrobben kost ook veel energie. Er moet niet alleen een groot gasvolume worden behandeld (vergeet niet dat slechts een klein percentage van het rookgas daadwerkelijk CO . is) 2 ), maar het moet de opgevangen CO . comprimeren 2 in een vorm die kan worden opgeslagen -- een zeer energie-intensief proces. Dus, ironisch, het vastleggen van koolstof gebruikt uiteindelijk zijn eigen aandeel brandstof. Nieuwe kolencentrales die zijn uitgerust met koolstofafvang, kunnen tussen de 24 en 40 procent meer brandstof verbruiken dan die welke niet met de technologie zijn uitgerust, terwijl achteraf aangebrachte kolencentrales tot 77 procent meer kunnen gebruiken [bron:Williams].

Zelfs rekening houdend met het eigen energieverbruik en de uitstoot, Hoewel, CO 2 scrubben verwijdert nog steeds een netto hoeveelheid van 80 tot 90 procent van de koolstofdioxide uit rookgas [bron:GreenFacts]. Dat is een goed ding, aangezien sommige wetenschappers onze CO-uitstoot schatten 2 moet mogelijk met 60 tot 80 procent worden verminderd om catastrofale klimaatveranderingen te voorkomen [bron:Marion]. Volgende, ontdek de toepassingen voor CO 2 schrobben.

Toepassingen voor CO2 schrobben

Verbranding van fossiele brandstoffen is de grootste bron van CO 2 in de atmosfeer. Istock Foto

Misschien kun je op een dag CO . eruit schrobben 2 zowat overal. Momenteel echter CO 2 schrobben is vooral mogelijk bij stationaire kooldioxidebronnen zoals elektriciteitscentrales die fossiele brandstoffen verbranden. Als u denkt dat het doelgebied beperkt lijkt, Hoewel, denk nog eens na. Verbranding van fossiele brandstoffen is de grootste bron van CO 2 in de atmosfeer:alleen elektriciteitscentrales stoten meer dan een derde van de totale CO uit 2 emissies wereldwijd [bron:Herzog].

Alleen de meest koppige persoon zou het feit betwisten dat fossiele brandstoffen niet snel verdwijnen. Want ondanks het tweeledige streven om het energieverbruik te verminderen en over te stappen op alternatieve energiebronnen, mensen zijn niet zo geneigd om hun manier van doen te veranderen. En hoewel we nu de kennis hebben om schoner te bouwen, efficiëntere installaties, de nieuwere centrales zullen nog enkele decennia niet algemeen beschikbaar zijn vanwege de lange levensduur van energiecentrales (ongeveer 40 jaar) [bron:RWE]. Onderzoek wijst uit dat in 2030, tweederde van CO 2 emissies zullen afkomstig zijn van bestaande fabrieken [bron:ScienceDaily].

Blijkbaar, mensen hebben een manier nodig om zichzelf op te ruimen. Als enige methode voor het afvangen van koolstof die kan worden toegepast op bestaande installaties, CO 2 scrubbers zijn gewoon de oplossing. Ze zijn in wezen een manier om tijd te winnen totdat we de volledige overgang naar schonere energiebronnen kunnen maken. U.S. Environmental Protection Agency (EPA)-mandaten en het Kyoto-protocol (dat limieten stelt voor de hoeveelheid CO 2 emissies die elke ondertekenaar mag uitstoten) zorgen voor een extra stimulans.

Andere landen zijn begonnen met regelingen voor de handel in emissierechten die een prijs op koolstof zullen zetten. De Europese Commissie, bijvoorbeeld, gaf aan dat het negeren van het gebruik van koolstofafvang de regio $ 80 miljard meer zou kunnen kosten dan het installeren ervan [bron:The Guardian]. Dit alles betekent dat, hoewel koolstofwassing nog steeds een dure onderneming is, het kan op de lange termijn even duur zijn om niets te doen.

Voor meer over CO 2 scrubben en andere technologieën voor het opvangen en opslaan van koolstof, probeer de links op de volgende pagina.

Gigantische luchtreinigers?

Sommige wetenschappers gaan een stap of twee verder dan de huidige CO 2 scrubbers ontworpen voor energiecentrales en suggereren apparaten die letterlijk CO . zouden trekken 2 uit het niets. De boomachtige eenheden zouden opvallen in de open lucht en CO . verzamelen 2 op hun oppervlakken. Vergelijkbaar met een boom die CO . opneemt 2 voor fotosynthese, maar vele malen sterker, de units zouden een speciaal sorptiemiddel hebben dat CO . zou aanzuigen 2 uit de omringende lucht en bewaar deze.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe koolstofafvang werkt
  • Wat is schone kolentechnologie?
  • Hoe de opwarming van de aarde werkt
  • Hoe CO2-voetafdrukken werken
  • Hoe koolstofcompensaties werken
  • Hoe CO2-belasting werkt
  • Hoe koolstofhandel werkt
  • Is een koolstofvrije, Zero waste, autovrije stad aan de horizon?

Meer geweldige links

  • CARMA:Identificatie van 's werelds meest vervuilende energiecentrales
  • GreenFacts:CO2-afvang en -opslag
  • The Guardian:Carbon Capture Technologies

bronnen

  • Allen, padie. "Koolstofafvangtechnologieën." De Wachter. 12 juni 2008. (16 juli, 2008)
  • http://www.guardian.co.uk/environment/interactive/2008/jun/12/carbon.capture
  • CCS Onderwijsinitiatief. "Koolstofafvang en -vastlegging:veelgestelde vragen." (16 juli, 2008) http://www.ccs-education.net/faqs.html
  • Congres over groene auto's. "BP en Powerspan werken samen om CO2-afvangtechnologie voor kolencentrales te demonstreren en te commercialiseren." 8 augustus 2007. (16 juli, 2008) http://www.greencarcongress.com/2007/08/bp-and-powerspa.html
  • GroeneFeiten. "Wetenschappelijke feiten over CO2-afvang en -opslag." 7 november 2008. (16 juli, 2008) http://www.greenfacts.org/en/CO2-capture-storage/l-3/3-capture-CO2.htm#1p0
  • Herzog, Howard J. "Welke toekomst voor koolstofafvang en -vastlegging?" Milieuwetenschappen en technologie. Vol. 35, Iss. 7. 1 april 2001. (16 juli, 2008) http://sequestration.mit.edu/pdf/EST_web_article.pdf
  • Jha, Alok. "De kosten van het opruimen van fossiele brandstoffen - en de prijs van niets doen." De Wachter. 13 juni 2008. (16 juli, 2008) http://www.guardian.co.uk/environment/2008/jun/13/carboncapturestorage.fossilfuels
  • Marion, John, et al. "Controle van de CO2-emissies van elektriciteitscentrales:een langetermijnvisie." (16 juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/1b2.pdf
  • Ronca, Debra. "Hoe koolstofafvang werkt." Hoe dingen werken. 2008. (18 juli, 2008)https://science.howstuffworks.com/carbon-capture.htm
  • RWE. "Overzicht CO2-wasproces." (16 juli, 2008) http://www.rwe.com/generator.aspx/konzern/fue/strom/CO2-minimiertes-kraftwerk/CO2-waesche/language=en/id=272122/page-CO2-waesche.html
  • Wetenschap Dagelijks. "Lagere kooldioxide-emissies van kolengestookte elektriciteitscentrales mogelijk met technologische ontwikkeling." 21 maart 2007. (16 juli, 2008) http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070319175954.htm
  • Amerikaanse ministerie van Energie. "Onderzoek naar koolstofafvang." 6 september 2007. (16 juli, 2008) http://www.fossil.energy.gov/programs/sequestration/capture/index.html
  • US Department of Energy:National Energy Technology Laboratory. "Koolstofopslag." (16 juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/CO2capture.html
  • "Innovaties voor bestaande installaties." (16 juli, 2008) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/ewr/CO2/PostCombustion.html
  • Willems, Robert H. "CO2-afvanggerelateerde activiteiten in de VS." 24 mei, 2007. (16 juli, 2008) http://belfercenter.ksg.harvard.edu/files/15-bob%20williams.pdf

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Een plantenceldiagram maken
  2. "DNA Model Project Ideas
  3. Ideeën voor het maken van een 3D-model van een cel
  4. Neuron: definitie, structuur, functie en types
  5. Wat zijn de vijf klassen van immunoglobulinen?
  6. Wat veroorzaakt psychische aandoeningen?
  7. Hoe een Western Blot te lezen
  8. Hoe meet je geluk?
  9. Kan boos worden goed voor je zijn?

Wetenschap