Уголь и природный газ составляют большую часть энергоснабжения США. Даже с контролем за загрязнением, сжигание этого ископаемого топлива для получения энергии выбрасывает огромное количество углекислого газа в атмосферу. В исследованиях используется технология микрокапсул, которая может сделать улавливание углерода после сжигания дешевле, безопаснее и эффективнее.
Хотя использование возобновляемых источников энергии растет, уголь и природный газ по-прежнему составляют большую часть энергоснабжения Соединенных Штатов. Даже при контроле за загрязнением окружающей среды сжигание этого ископаемого топлива для получения энергии выбрасывает огромное количество углекислого газа в атмосферу - только в США уголь и природный газ произвели 1 713 миллионов метрических тонн CO2, или 98 процентов всех выбросов CO2 в секторе электроэнергетики в 2017 году1. Стремясь смягчить эти последствия, исследователи ищут доступные способы улавливания углекислого газа из выхлопных газов электростанций.
Исследования, проведенные Университетом Питтсбурга и Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса (LLNL), используют технологию микрокапсул, которая может сделать улавливание углерода после сгорания дешевле, безопаснее и эффективнее.
«Наш подход сильно отличается от традиционного метода улавливания углекислого газа на электростанции», - сказала Кэтрин Хорнбостель, доцент кафедры машиностроения в Инженерной школе Суонсона Питта. «Вместо того, чтобы спускать химический растворитель по башне (как воду по водопаду), мы помещаем растворитель в крошечные микрокапсулы."
Подобно содержанию жидких лекарств в таблетках, микрокапсулирование представляет собой процесс, при котором жидкости окружены твердым покрытием.
«В предлагаемой нами конструкции реактора улавливания углерода мы упаковываем кучу микрокапсул в контейнер и пропускаем через него выхлопные газы электростанции», - сказал Хорнбостель. «Тепло, необходимое для обычных реакторов, велико, что приводит к более высоким эксплуатационным затратам. Наша конструкция будет иметь меньшую конструкцию и потреблять меньше электроэнергии для работы, что снижает затраты».
В традиционных конструкциях также используется агрессивный аминовый растворитель, который дорог и может быть опасен для окружающей среды. В конструкции микрокапсулы, созданной Хорнбостель и ее сотрудниками из LLNL, используется раствор, сделанный из обычного предмета домашнего обихода.
«Мы используем пищевую соду, растворенную в воде, в качестве растворителя», - сказал Хорнбостель. «Это дешевле, лучше для окружающей среды и более распространено, чем обычные растворители. Стоимость и изобилие являются критическими факторами, когда речь идет о реакторах шириной 20 и более метров, установленных на сотнях электростанций».
Хорнбостель объяснил, что небольшой размер микрокапсулы дает растворителю большую площадь поверхности для данного объема. Эта большая площадь поверхности заставляет растворитель быстрее поглощать углекислый газ, а это означает, что можно использовать более медленно поглощающие растворители. «Это хорошая новость, - говорит Хорнбостель, - потому что она дает более дешевым растворителям, таким как раствор пищевой соды, шанс конкурировать с более дорогими и вызывающими коррозию растворителями».
«Предлагаемые нами микрокапсульная технология и дизайн перспективны для улавливания углерода после сжигания, поскольку они помогают сделать медленно реагирующие растворители более эффективными», - сказал Хорнбостель. «Мы считаем, что снижение стоимости растворителя в сочетании с меньшей конструкцией и более низкими эксплуатационными расходами может помочь электростанциям, работающим на угле и природном газе, сохранять прибыль в долгосрочной перспективе без ущерба для окружающей среды."