排ガスから CO2 をリサイクルする安価な技術? 

安い？二酸化炭素回収の文脈でこの言葉を聞くと、対話者が正確に何を言っているのかをすぐに確認したくなります。多くの場合、「安さ」の下で資本コストが低いことを理解し、運用コストを忘れたり、その逆も同様です。あるいは、それらは通常、比較的高価なアミンスクラバーのコストを削減することを意味します。幻想を持たずに理解しましょう。

「安さ」はどこにあるのか？一つ一つ分解してみると

マーケティングはさておき、経済の鍵はガスの供給源です。排ガス火力発電所やセメント工場から排出されるものですが、これは純粋な CO2 ではありません。 10〜25％の二酸化炭素があり、残りは窒素、酸素、水分、そして最も重要な不純物：SOx、NOx、粉塵です。 「安い」ステージの中で最も高価な最初のステージ。テクノロジーは事前洗浄です。これを無視すると、触媒が汚染され、吸収剤が劣化してしまい、それ以上進むことができなくなります。私は、清掃にかかる費用を節約しようとした結果、6 か月後には吸着材が役に立たない塊になってしまったという施設を見てきました。設備投資はゼロになりました。

ですので、安いと言われたときは必ず「料金には何が含まれていますか？」と聞くようにしています。多くの場合、パイロットプロジェクトでは、処分コストは吸収/吸着段階でのみ考慮され、「忘れていませんか?」ガスの準備、圧縮、保管、生成された製品の物流について。主なコストはチェーン全体に発生します。低コスト技術とは、1 つのリンクではなくチェーン全体でコストを最小限に抑える技術です。

もう一つのポイントはエネルギー消費です。アミンのスクラビングは、溶液の再生に膨大な熱が必要となるため、費用がかかります。それで「安い？」代替案では、このエネルギーを根本的に削減するか、同じプラントからの廃熱を使用する必要があります。たとえば、低級熱を使用して新しいタイプの吸収剤を再生したり、圧力スイング吸着 (PSA/VSA) の原理に取り組んだりしますが、これも「大食い」です。圧縮用。

石灰化: 多くのノイズと結石の結果

非常にファッショナブルなトレンドであり、万能薬として提示されることがよくあります。アイデアはシンプルです。廃棄物 (スラグ、灰) または天然ケイ酸塩を使用して CO2 を炭酸塩に結合します。実際、原材料がそこら中に転がっていれば、この技術は低コストで運用できる可能性があります。しかし、ここで私たちは動力学に遭遇します。地質学的炭酸化の自然なプロセスは何千年にもわたって続きます。これを工業規模まで加速するには、高圧と高温（再びエネルギー！）、​​または高価な触媒/活性化剤が必要です。

鉄鋼スラグを活用したCO2リサイクルプロジェクトに参加しました。臨床検査では有望な結果が得られました。しかし、規模を拡大する際に問題が浮上しました。バッチごとのスラグ組成の不均一性、最も細かい粉砕の必要性（エネルギー消費）、そして最も重要なことに、反応器内でガスと固体材料を連続的に接触させることの難しさです。その結果、生産量が低くなるか、巨大で「高価な」生産量になりました。反応器。製品である炭酸塩は理論的には販売可能だが、この地域におけるそのような量の市場は幻想であることが判明した。プロジェクトは試験導入段階で行き詰まった。貴重な経験ですが、技術的な進歩ではありません。

鉱化に関する結論: これは潜在的に低コストの処分方法ですが、回収ではありません。 CO2 源、ケイ酸塩源、および炭酸塩消費者が近くにある場合、点での適用に適しています。火力発電所からの一般的な排ガスの場合、それは依然として困難であり、必ずしも利益が得られるわけではありません。

生物学的経路: 藻類など

おそらくこれが最も「自然」です。そしてメディアの魅力的な方法。 CO2を使って藻類を育て、バイオ燃料、飼料、肥料として利用します。完璧なサイクルのように聞こえます。現実はもっと厳しいです。主な費用項目はバイオリアクター自体ではなく、ガスの準備です。藻類は不純物、特に硫黄酸化物や窒素酸化物に非常に敏感です。そのままお召し上がりください排ガス- 文化を殺すことを意味します。化学的方法とほぼ同じ徹底した洗浄が必要です。

次はライトです。高い生産性を実現するには、広い面積と良好な照明が必要です（人工光は経済全体を食いつぶします）。さらに、温度、pH、栄養素を制御します。その結果、温帯気候において藻類を通じて 1 トンの CO2 を回収するコストは法外に高くなります。経済を救えるのは、最終的なバイオ製品 (医薬品など) のコストが高いことによってのみです。火力発電所からの炭素を大量に利用する場合、これはまだ選択肢にありません。

植物の成長を促進するために温室内で CO2 を使用するなど、より日常的な生物学的方法もあります。これは非常に効果的で比較的安価な方法ですが、リサイクルの規模は温室の面積と季節によって制限されます。

膜と吸着剤: 静かな材料レース

ここは現在、特にコスト削減を目的とした主な研究作業が行われている場所です。このアイデアは、エネルギーを大量に消費するアミン回収を、新しい材料を使用したより簡単な分離に置き換えることです。セラミック膜やポリマー膜、MOF（有機金属フレームワーク）、多孔質炭素材料など、リストは長いです。

ハイブリッド システムは実用上興味深いものです。たとえば、排ガスから純粋な CO2 を分離しようとするのではなく、膜を使用してリッチな混合物 (たとえば 50 ～ 70% CO2) を取得し、これを高純度を必要としない技術プロセスで使用できます。これにより、仕上げと圧縮のコストが削減されます。私は中国人の同僚の仕事についてはよく知っています。成都宜之科技有限公司(彼らのウェブサイトはhttps://www.yzkjhx.ru）。この設計研究所は華西技術を基盤として設立され、ガス分離技術と資源回収技術に積極的に取り組んでいます。同社のポートフォリオには、膜の前濃縮と後処理の最終段階を組み合わせたソリューションが含まれており、その結果、総エネルギーが増加します。彼らは「安さ」を約束しません。これは魔法の言葉のようなものですが、特定の顧客の総所有コストを最適化することについて話されています。これは誠実なアプローチです。

新しい吸着剤や膜の問題は、経年劣化とスケールの増加です。グラム単位で表される研究室の効率と、1 時間あたり数千立方メートルを処理するパイロット プラントは、2 つのまったく異なるものです。実際の未精製ガスの流れの中で 10,000 回の吸着・脱着サイクルを行った後、材料はどのように挙動するでしょうか?多くの場合、その答えは長期間にわたる工業テストを通じてのみ得られます。そして、これは投資家にとってリスク領域です。

では、肝心なことは何でしょうか？作業場からの眺め

ユニバーサル「安い」誰でも使えるテクノロジー排ガスいいえ、おそらくそうではありません。すべては場所にかかっています。安価なソリューションは、特定のパイプに合わせて調整されたカスタム ソリューションです。再生のために安価な熱を利用できる場所がどこかにあります。高度な流体について考えることができます。近くのどこかに採石場と砕石市場があります。鉱化を検討する価値があります。どこかにガスパイプラインのネットワークがあり、商業用の CO2 を生成するための膜を検討できます。

私が学んだ最大の実際的な教訓は、「テクノロジーを選択することから始めないでください」ということです。ガスの徹底的な分析（パスポートによるものではなく、ボイラーのさまざまな動作モードでの実際の測定に基づく）と、結果として生じるCO2をどうするかを明確に理解することから始めます。ローカルで販売、ダウンロード、保存、または使用しますか?経済はこの答えに 80% 依存します。

そしてもう一つ。多くの場合、「安い」それは画期的なテクノロジーではなく、有能な統合にあります。低品位熱の利用、既存インフラの利用、他のプラントプロセスとの相乗効果。場合によっては、熱交換器の単純な近代化と燃焼モードの最適化が、複雑な回収システムよりもコスト 1 ルーブル当たりの排出量削減に大きな効果をもたらすことがあります。しかし、何らかの理由で、彼らはこのことについてあまり話しません。

したがって、タイトルの質問には次のように答えます。安価なテクノロジーはありますが、それらは棚に眠っているわけではありません。これらは、特定のタスクのためにエンジニアや技術者によって作成され、既知のソリューションを組み合わせ、地域の状況と紙ではなく現実の経済を考慮します。そしてこのプロセスでは、前述したような応用機関の経験が活かされます。成都宜之科技有限公司は 2013 年から運営されており、多額の認可資本を持っており、多くの場合、注目を集める研究室での発見よりも価値があります。彼らは問題を製品とそのコストという端から見ており、これがまさに「安さ」への正しい道なのです。