Танная тэхналогія ўтылізацыі CO2 з дымавага газу? 

Танна? Калі чуеш гэтае слова ў кантэксце ўлоўлівання вуглякіслага газу, адразу жадаецца праверыць, аб чым менавіта кажа суразмоўца. Часта пад "таннасцю"? разумеюць нізкія капітальныя выдаткі, забываючы пра эксплуатацыйныя, ці наадварот. Або наогул маюць на ўвазе патанненне адносна дарагіх амінавых скруббераў. Давайце разбірацца без ілюзій.

Дзе крыецца "таннасць"? Разбіраны па костачках

Калі адкінуць маркетынг, то ключ да эканомікі - гэта крыніца газу.Дымавы газз ЦЭЦ або цэментнага завода - гэта не чысты CO2. Там 10-25% вуглекіслаты, астатняе - азот, кісларод, вільгаць, і галоўнае - прымешкі: SOx, NOx, пыл. Першы і самы дарагі этап любы? таннай? тэхналогіі - гэта папярэдняя ачыстка. Калі яе ігнараваць, далей можна не ісці: каталізатары атруцяцца, абсарбенты дэградуюць. Я бачыў усталёўкі, дзе спробы зэканоміць на ачыстцы прывялі да таго, што праз паўгода адсорберы ператварыліся ў бескарысную масу. Капітальныя ўкладанні сышлі ў нуль.

Таму, калі кажуць аб нізкім кошце, заўсёды пытаю: "А што ўваходзіць у кошт"?. Часта ў пілотных праектах кошт утылізацыі лічаць толькі на этапе абсорбцыі / адсорбцыі,? Забываючы? пра падрыхтоўку газу, кампрэсію, захоўванне і лагістыку атрыманага прадукта. Поўны ланцужок - вось дзе сядзяць асноўныя выдаткі. Танная тэхналогія - гэта тая, што мінімізуе выдаткі на ўсім ланцужку, а не на адным звяне.

Яшчэ адзін момант - энергаспажыванне. Амінавае скрубаванне дорага з-за велізарных выдаткаў цяпла на рэгенерацыю раствора. Значыць, «танная»? альтэрнатыва павінна альбо радыкальна знізіць гэтую энергію, альбо выкарыстоўваць непрыдатнае цяпло таго ж прадпрыемства. Напрыклад, выкарыстоўваць нізкапатэнцыйнае цяпло для рэгенерацыі новых тыпаў абсарбентаў або працаваць на прынцыпах адсорбцыі пры пераменным ціску (PSA / VSA), якая, зрэшты, таксама? Пражэрлівая? на кампрэсію.

Мінералізацыя: шмат шуму і каменны вынік

Вельмі модны напрамак, які часта падаюць як панацэю. Ідэя простая: звязаць CO2 у карбанаты, выкарыстоўваючы адходы (дзындры, попел) або прыродныя сілікаты. Тэхналогія сапраўды можа быць недарагі ў эксплуатацыі, калі сыравіна ляжыць пад нагамі. Але тут мы ўпіраемся ў кінэтыку. Натуральны працэс геалагічнага карбанавання доўжыцца тысячы гадоў. Каб паскорыць яго да прамысловых маштабаў, патрэбныя альбо высокія ціск і тэмпература (зноў энергія!), альбо дарагія каталізатары/актыватары.

Мы ўдзельнічалі ў праекце па ўтылізацыі CO2 з дапамогай сталеплавільнага дзындры. Лабараторныя выпрабаванні былі абнадзейлівымі. Але пры маштабаванні вылезлі праблемы: неаднастайнасць складу дзындры ад партыі да партыі, неабходнасць яго найтонкага памолу (энергазатраты), а галоўнае - складанасць арганізацыі суцэльнага кантакту газу з цвёрдым матэрыялам у рэактары. Атрымалася альбо нізкае выйсце, альбо велізарнае, «нятаннае»? рэактар. Прадукт - карбанаты - тэарэтычна можна прадаць, але рынак для такіх аб'ёмаў у рэгіёне апынуўся прывідным. Праект заглух на стадыі пілотнай устаноўкі. Каштоўны досвед, але не тэхналагічны прарыў.

Выснова па мінералізацыі: гэта патэнцыйна танны метад утылізацыі, але не ўлоўліванні. Ён добры для кропкавага прымянення, дзе ёсць і крыніца CO2, і крыніца сілікатаў, і спажывец карбанатаў побач. Для тыпавога дымавага газу з ЦЭЦ - пакуль складана і не заўсёды рэнтабельна.

Біялагічныя шляхі: багавінне і не толькі

Гэта, мабыць, самы "прыродны"? і медыйна прывабны шлях. Вырошчвай багавінне на CO2, потым выкарыстоўвай іх для біяпаліва, кармоў, угнаенняў. Гучыць як ідэальны цыкл. Рэальнасць больш жорсткая. Асноўны артыкул выдаткаў - не сам біярэактар, а падрыхтоўка газу. Багавінне вельмі адчувальныя да прымешак, асабліва да аксідаў серы і азоту. Падаваць ім прамойдымавы газ- значыць забіць культуру. Патрэбна амаль такая ж глыбокая ачыстка, як і для хімічных метадаў.

Далей - святло. Для высокай прадуктыўнасці патрэбна вялікі пляц і добрая асветленасць (штучнае святло з'ядае ўсю эканоміку). Плюс кантроль тэмпературы, pH, пажыўных рэчываў. У выніку кошт улоўлівання тоны CO2 праз багавінне ва ўмераным клімаце апыняецца залімітавай. Эканоміку можа выратаваць толькі высокі кошт канчатковага біяпрадукта (напрыклад, для фармацэўтыкі). Для масавай утылізацыі вугляроду з ЦЭЦ - пакуль не варыянт.

Ёсць больш прызямлёныя біялагічныя метады, напрыклад, выкарыстанне CO2 у цяпліцах для інтэнсіфікацыі росту раслін. Гэта рэальна якая працуе і адносна танная практыка, але маштабы ўтылізацыі абмежаваныя пляцам цяпліц і сезоннасцю.

Мембраны і адсарбенты: ціхая гонка матэрыялаў

Вось дзе зараз ідзе асноўная даследчая праца, накіраваная менавіта на зніжэнне кошту. Ідэя - замяніць энергаёмістую рэгенерацыю амінаў на больш лёгкі падзел з дапамогай новых матэрыялаў. Керамічныя і палімерныя мембраны, MOF (метала-арганічныя каркасы), сітаватыя вугляродныя матэрыялы – спіс доўгі.

Практычны інтарэс уяўляюць гібрыдныя сістэмы. Напрыклад, не спрабаваць вылучыць чысты CO2 з дымавага газу, а выкарыстоўваць мембраны для атрымання ўзбагачанай сумесі (скажам, 50-70% CO2), якую потым можна выкарыстоўваць у тэхналагічных працэсах, якія не патрабуюць высокай чысціні. Гэта змяншае выдаткі на фінішную ачыстку і кампрэсію. Я знаёмы з працай кітайскіх калег, напрыклад, зChengdu Yizhi Technology Co.(іх сайт -https://www.yzkjhx.ru). Гэты праектны інстытут, створаны на базе Huaxi Technology, актыўна працуе над тэхналогіямі падзелу газаў і ўтылізацыі рэсурсаў. У іх партфелі ёсць рашэнні, дзе мембраннае прадбагачэнне камбінуецца з фінальнай стадыяй давычышчэння, што ў суме дае выйгрыш у энергіі. Яны не абяцаюць "таннасць"? як магічнае слова, але кажуць аб аптымізацыі поўнага кошту валодання для канкрэтнага заказчыка. Гэта сумленны падыход.

Праблема новых адсарбентаў і мембран - старэнне і маштабаванне. Лабараторная эфектыўнасць у грамах і пілотная ўстаноўка, якая перапрацоўвае тысячы кубоў у гадзіну, - гэта дзве вялікія розніцы. Як павядзе сябе матэрыял пасля 10 000 цыклаў адсорбцыі-дэсорбцыі ў струмені рэальнага, неабчышчанага газу? Часта адказ прыходзіць толькі падчас працяглых прамысловых выпрабаванняў. І гэта - зона рызыкі для інвестара.

Дык што ж у сухой рэштцы? Погляд з цэха

Універсальнай ?таннай? тэхналогіі для любогадымавога газуне і, мусіць, не будзе. Усё ўпіраецца ў лакацыю. Таннае рашэнне - гэта кастамнае, пашытае пад пэўную трубу. Дзесьці ёсць доступ да таннага цяпла для рэгенерацыі - можна думаць аб прасунутых вадкасцях. Дзесьці побач кар'ер і рынак друзу - варта лічыць мінералізацыю. Дзесьці ёсць сетка газаправодаў - можна разглядаць мембраны для атрымання таварнага CO2.

Самы вялікі практычны ўрок, які я вынес: не пачынайце з выбару тэхналогіі. Пачніце са стараннага аналізу газу (не па пашпарце, а па рэальных замерах у розных рэжымах працы катла) і з яснага разумення, што вы будзеце рабіць з атрыманым CO2. Прадаваць, запампоўваць, захоўваць ці выкарыстоўваць на месцы? Ад гэтага адказу на 80 працэнтаў залежыць эканоміка.

І яшчэ адзін момант. Часта? таннасць? можна знайсці не ў прарыўной тэхналогіі, а ў пісьменнай інтэграцыі. Утылізацыя нізкапатэнцыйнага цяпла, выкарыстанне існуючай інфраструктуры, сінэргія з іншымі працэсамі завода. Часам простая мадэрнізацыя цеплаабменнікаў і аптымізацыя рэжыму гарэння дае большы эфект па зніжэнні выкідаў на рубель затрат, чым складаная сістэма ўлоўлівання. Але пра гэта чамусьці гавораць менш.

Таму на пытанне ў загалоўку я б адказаў так: танныя тэхналогіі ёсць, але яны не ляжаць на паліцы. Іх ствараюць інжынеры і тэхнолагі пад пэўную задачу, камбінуючы вядомыя рашэнні, улічваючы мясцовыя ўмовы і рэальную, а не папяровую, эканоміку. І ў гэтым працэсе досвед такіх прыкладных інстытутаў, як згаданыChengdu Yizhi Technology Co., Які працуе з 2013 года і мае сур'ёзны статутны капітал, часта каштоўней гучных лабараторных адкрыццяў. Яны глядзяць на праблему з канца - ад прадукта і яго кошту, а гэта і ёсць правільны шлях да той самай "таннасці".