ETH சூரிச்சின் புதிய தொழில்நுட்பம் சிமென்ட் ஆலைகளை CO2 அகற்றும் மையங்களாக மாற்றக்கூடும்

அறிமுகம்: சிமென்ட் உற்பத்தியை மறுசிந்தனை செய்தல்

சிமென்ட் தொழில் கார்பன் டை ஆக்சைடு உமிழ்வின் மிகப்பெரிய தொழில்துறை மூலங்களில் ஒன்றாகும், இது உலகளாவிய CO2 வெளியீட்டில் சுமார் 8% ஆகும். பல தசாப்தங்களாக, இந்தத் துறையை கார்பன் நீக்கம் செய்வதற்கான முயற்சிகள் கார்பன் பிடிப்பு மற்றும் சேமிப்பு (CCS) மீது கவனம் செலுத்தின, ஆனால் அதிக ஆற்றல் இழப்பு மற்றும் செலவு பரவலான தத்தெடுப்பைத் தடுத்தது. இப்போது, ETH சூரிச்சின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு புதிய அணுகுமுறையை வெளியிட்டுள்ளனர், இது சிமென்ட் ஆலைகளின் உமிழ்வைக் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், அவை வளிமண்டலத்தில் இருந்து CO2 ஐ அகற்றவும் உதவும், இது காலநிலை வில்லனை காலநிலை ஹீரோவாக மாற்றுகிறது.

சிமென்ட் கார்பன் நீக்கத்தின் சவால்

சிமென்ட் உற்பத்தி இரண்டு முக்கிய மூலங்களிலிருந்து CO2 ஐ வெளியிடுகிறது: சூளைக்கு வெப்பமூட்டுவதற்கான புதைபடிவ எரிபொருட்களின் எரிப்பு (சுமார் 40% உமிழ்வு) மற்றும் சுண்ணாம்புக் கல்லை சுடுவதற்கான வேதியியல் செயல்முறை (சுமார் 60% உமிழ்வு). பிந்தையது செயல்முறையில் உள்ளார்ந்தது மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலுக்கு மாறுவதன் மூலம் தவிர்க்க முடியாது. பாரம்பரிய CCS முறைகள் ஃப்ளூ வாயுக்களில் இருந்து CO2 ஐப் பிடிக்கின்றன, ஆனால் அவை பிரிப்பு மற்றும் அழுத்தத்திற்கு குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் தேவைப்படுகின்றன, இதனால் அவை விலை உயர்ந்தவை மற்றும் ஆலை செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன.

ETH சூரிச் கண்டுபிடிப்பு

பேராசிரியர் மார்கோ மஸ்ஸோட்டி தலைமையிலான குழுவால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய தொழில்நுட்பம் வேறுபட்ட அணுகுமுறையை எடுக்கிறது. ஃப்ளூ வாயுவில் இருந்து CO2 ஐப் பிடிப்பதற்குப் பதிலாக, இந்த செயல்முறை கார்பன் பிடிப்பை நேரடியாக சிமென்ட் உற்பத்தி வரிசையில் ஒருங்கிணைக்கிறது. முக்கியமானது கால்சியம் லூப்பிங் சுழற்சியைப் பயன்படுத்துவதாகும், அங்கு கால்சியம் அடிப்படையிலான சர்பென்ட் (கால்சியம் ஆக்சைடு போன்றவை) ஃப்ளூ வாயுவில் இருந்து CO2 ஐ உறிஞ்சி கால்சியம் கார்பனேட்டை உருவாக்குகிறது. கார்பனேட் பின்னர் ஒரு தனி உலைக்குள் சூடேற்றப்பட்டு தூய CO2 ஸ்ட்ரீமை வெளியிடுகிறது, இது சேமிக்கப்படலாம் அல்லது பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் கால்சியம் ஆக்சைடு மறுசுழற்சி செய்யப்படுகிறது.

இந்த கண்டுபிடிப்பை தனித்துவமாக்குவது சிமென்ட் சூளையுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படும் விதம். சூளையின் கழிவு வெப்பம் கால்சியம் கார்பனேட்டின் கால்சினேஷனை இயக்க பயன்படுகிறது, இது ஆற்றல் இழப்பைக் குறைக்கிறது. மேலும், இந்த செயல்முறை 'எதிர்மறை உமிழ்வு' பயன்முறையில் செயல்பட வடிவமைக்கப்படலாம்: உயிரி எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அல்லது முன்-படிநிலையில் காற்றில் இருந்து CO2 ஐப் பிடிப்பதன் மூலம், ஆலை அது வெளியிடுவதை விட அதிக CO2 ஐ வளிமண்டலத்தில் இருந்து அகற்ற முடியும்.

இது எவ்வாறு செயல்படுகிறது: ஒரு படிப்படியான கண்ணோட்டம்

• சிமென்ட் சூளையில் இருந்து ஃப்ளூ வாயு கால்சியம் ஆக்சைடு (CaO) கொண்ட கார்பனேட்டர் உலை வழியாக அனுப்பப்படுகிறது.
• CaO CO2 உடன் வினைபுரிந்து கால்சியம் கார்பனேட்டை (CaCO3) உருவாக்குகிறது, இது வாயு ஸ்ட்ரீமில் இருந்து CO2 ஐ நீக்குகிறது.
• CaCO3 பின்னர் ஒரு கால்சினருக்கு மாற்றப்படுகிறது, அங்கு அது ஆக்ஸிஜன் மற்றும் எரிபொருளைப் பயன்படுத்தி அதிக வெப்பநிலையில் (சுமார் 900°C) சூடேற்றப்பட்டு, தூய CO2 ஸ்ட்ரீமை வெளியிடுகிறது.
• CO2 அழுத்தப்பட்டு சேமிப்பு அல்லது பயன்பாட்டிற்கு தயாராக உள்ளது, அதே நேரத்தில் மீளுருவாக்கம் செய்யப்பட்ட CaO கார்பனேட்டருக்குத் திரும்புகிறது.
• கால்சினருக்கான வெப்பம் ஆக்ஸிஜன் நிறைந்த சூழலில் (ஆக்ஸி-எரிபொருள் எரிப்பு) எரிபொருளை எரிப்பதன் மூலம் வழங்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக வரும் ஃப்ளூ வாயு கிட்டத்தட்ட தூய CO2 ஆகும், இது பிடிப்பதை எளிதாக்குகிறது.

உமிழ்வுகளில் சாத்தியமான தாக்கம்

ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றுப்படி, இந்த தொழில்நுட்பம் ஒரு சிமென்ட் ஆலையின் CO2 உமிழ்வில் 90% வரை பிடிக்க முடியும். இது உயிரி எரிபொருள்கள் அல்லது நேரடி காற்று பிடிப்புடன் இணைந்தால், நிகர-எதிர்மறை உமிழ்வை அடைய முடியும். இது சிமென்ட் துறைக்கு ஒரு கேம்-சேஞ்சராக இருக்கும், இது அதன் கார்பன் தடம் குறைக்க அதிகரித்த அழுத்தத்தில் உள்ளது. ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் உமிழ்வு வர்த்தக முறை மற்றும் பிற கார்பன் விலை வழிமுறைகள் அதிக கார்பன் தயாரிப்புகளை மிகவும் விலை உயர்ந்ததாக்குகின்றன, எனவே சிமென்ட் உற்பத்தியாளர்கள் செலவு குறைந்த தீர்வுகளுக்கு ஆர்வமாக உள்ளனர்.

பொருளாதார சாத்தியம் மற்றும் அளவிடுதல்

ETH சூரிச் குழு ஒரு தொழில்நுட்ப-பொருளாதார பகுப்பாய்வை நடத்தியுள்ளது, இது கால்சியம் லூப்பிங் செயல்முறை மற்ற கார்பன் பிடிப்பு முறைகளுடன் பொருளாதார ரீதியாக போட்டியிடக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகிறது, குறிப்பாக செயற்கை எரிபொருள்கள் அல்லது இரசாயனங்களில் பயன்படுத்துவதற்கு CO2 ஐ விற்பதற்கான சாத்தியத்தை கருத்தில் கொள்ளும்போது. இந்த தொழில்நுட்பத்தை ஏற்கனவே உள்ள ஆலைகளில் மாற்றியமைக்க முடியும், இது மூலதன செலவுகளை குறைக்கிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது ஒரு முன்னோட்ட ஆலையில் செயல்முறையை பெரிய அளவில் நிரூபிக்க வேலை செய்கிறார்கள், அடுத்த தசாப்தத்தில் வணிக ரீதியான பயன்பாட்டிற்கான நம்பிக்கையுடன்.

சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

தொழில்நுட்பம் நம்பிக்கைக்குரியதாக இருந்தாலும், சமாளிக்க சவால்கள் உள்ளன. கால்சினேஷனுக்கு தேவையான அதிக வெப்பநிலை மற்றும் ஆக்ஸிஜன் விநியோகத்தின் தேவை செயல்பாட்டு செலவுகளை அதிகரிக்கிறது. பல சுழற்சிகளில் சர்பென்ட்டின் ஆயுள் ஒரு கவலையாக உள்ளது, ஏனெனில் அது காலப்போக்கில் சிதைந்துவிடும். சர்பென்ட் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கும் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைப்பதற்கும் வழிகளை குழு ஆராய்ந்து வருகிறது. கூடுதலாக, ஏற்கனவே உள்ள ஆலை செயல்பாடுகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு இடையூறுகளைத் தவிர்க்க கவனமாக பொறியியல் தேவைப்படுகிறது.

காலநிலை நடவடிக்கைக்கான பரந்த தாக்கங்கள்

வெற்றிகரமாக இருந்தால், இந்த தொழில்நுட்பம் உலகளாவிய காலநிலை இலக்குகளுக்கு ஒரு முக்கிய பங்களிப்பாளராக இருக்கும். சிமென்ட் தொழில் உள்ளார்ந்த செயல்முறை உமிழ்வு காரணமாக 'கடினமான-குறைக்க' கருதப்படுகிறது. எதிர்மறை உமிழ்வை இயக்குவதன் மூலம், இந்த அணுகுமுறை மற்ற துறைகளின் உமிழ்வை ஈடுசெய்ய உதவும். இது நடுப்பகுதியில் நிகர-பூஜ்ஜிய இலக்குகளை அடைவதற்கு அவசியமான கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றுதல் (CDR) தொழில்நுட்பங்களில் வளர்ந்து வரும் ஆர்வத்துடன் ஒத்துப்போகிறது.

முடிவு

ETH சூரிச் கண்டுபிடிப்பு காலநிலை மாற்றத்திற்கு எதிரான போராட்டத்தில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தை பிரதிபலிக்கிறது. சிமென்ட் ஆலைகளை CO2 அகற்றும் வசதிகளாக மாற்றுவதன் மூலம், இது மிகவும் சவாலான தொழில்துறை துறைகளில் ஒன்றிற்கு நடைமுறை மற்றும் அளவிடக்கூடிய தீர்வை வழங்குகிறது. மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு தேவைப்பட்டாலும், சாத்தியமான நன்மைகள் மகத்தானவை. உலகம் கார்பன் நீக்கத்தை நாடும்போது, இந்த தொழில்நுட்பம் நிலையான எதிர்காலத்தை உருவாக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்க முடியும்.

இந்த கட்டுரை இன்டரெஸ்டிங் இன்ஜினியரிங் அறிக்கையின் அடிப்படையில் அமைந்துள்ளது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.