六个想法二氧化碳重用:污染物或资源?

世界将不得不开始减少120亿吨的二氧化碳每年从地球的大气层要限制全球变暖到2050年1.5°C的相对安全的崛起和前工业化时代相比,根据政府间气候变化专门委员会。

2017年,全球能源行业产生的二氧化碳排放量达到325亿吨,根据国际能源机构(iea)。需要捕获二氧化碳的数量几乎是当前年度全球与能源有关的排放量的三分之一。

几家公司已经证明了碳捕捉从工业设施和发电厂或直接从大气中。然而,技术是昂贵的和用户很少,远远达不到所需要的规模来满足目标。

环保意识因此创新者开发解决方案,会让全球气候变暖的污染物转变成市场上的原料,这将创建一个业务案例昂贵climate-protecting技术。甚至CO2-based生产生物塑料、燃料和岩石和碳纤维测试,与这些技术的支持者希望从日常使用的对象创建新颖的碳汇。

这是我们选择的6个有趣的事情,工程师和科学家们完成了二氧化碳。

1。把它变成石头

终端的旧金山国际机场可能看起来像任何其他国际机场终端,但它实际上很特别:它已经部分用混凝土将二氧化碳排放。这个具体使用聚合涂有人工石灰石由总部位于加利福尼亚的蓝色星球。该公司的创始人兼首席执行官布伦特ConstantzE&T关于公司的雄心勃勃的计划,把世界建设项目变成一个巨大的碳汇。从道路和桥梁到办公楼和普通家庭可以由岩石固碳排放,根据Constantz。

“约55吨的岩石开采、运输和使用,每年“Constantz说。“石头的成本主要取决于距离。如果你得到它在采石场,它可能会像10美元每吨。在加州,我们从不列颠哥伦比亚进口我们的大多数岩石骨料,然后上升到45美元每吨成本。”

蓝色星球想制造其埋存碳岩石大二氧化碳排放国,如煤或燃气发电厂。通常主要人口中心附近,大部分的建设工作。Constantz相信这样的设置会使岩石人工绿色竞争力。

在过去的四年中,该公司一直在操作一个试验工厂在加州,希望受益于2017年加州买清洁法案,要求各州当局只奖基础设施合同公司使用低碳材料。

蓝色星球所使用的过程中需要从natural-gas-fired电厂烟气和把它变成碳酸钙、人工石灰岩,一种自然沉积岩的矿物与高碳内容典型。

一块岩石基质然后涂上这个人造石灰石,它永远能隔绝二氧化碳。蓝色星球可以使岩石骨料尺寸从一粒沙子砾石。55吨的岩石骨料用于混凝土每年在世界各地,70%是石灰岩,Constantz说。替换这个natural-mined石灰石与隔离二氧化碳排放带来了很大的机会帮助对抗气候变化,认为蓝色星球。

“在1吨的石灰,我们有440千克的二氧化碳永久转化为碳酸盐和矿化,“Constantz说。“国际能源机构说,矿化碳是最稳定的形式的碳封存。岩石持续数百万年。”

唯一的方法让二氧化碳的岩石将加热到700°C或解散强酸,Constantz补充道。

碳封存在石灰石是一个自发的过程发生在自然。英国著名的多佛白崖上的是大自然的一个例子永久储存碳的能力。在实验室里,然而,这个过程可以大大加快。

蓝色星球的过程使用二氧化碳一样出来的电厂,而无需净化它。根据Constantz,相比其他碳使用量技术是一个主要的优势。“净化步骤是一个能源和资本密集型的过程,“Constantz说。“我们把原始的烟气和直接转化成碳酸盐岩。我们没有能源点球。”

Constantz说蓝色星球的石灰岩可能的成本小于天然石灰石开采的成本,如果可以在当地生产碳dioxide-emitting工厂。

2。使水泥

蓝色星球不是Constantz第一碳封存风险。2007年,他成立了一家叫做clara运营生产工厂旁边大型发电厂在美国西海岸。

clara每天生产2吨CO2-containing碳酸钙使用原始烟气从工厂。烟气首先与碱性溶液,反应释放的二氧化碳;结合钙时,二氧化碳被困在碳酸钙的形式,这是后来干水泥。

传统水泥生产,另一方面,碳排放的主要来源。全球水泥行业负责全球碳排放量的6%左右,根据碳披露项目,一个英国慈善机构,鼓励企业和城市披露大公司对环境的影响。该行业取得了只有轻微的减排。

约4.1吨水泥生产全世界2017年,大部分来自中国和印度,据国际能源机构。

其他公司已经调查绿色水泥生产了不同程度的成功。伦敦Novacem,伦敦帝国理工学院的分拆,未能发现投资者对其绿色水泥技术,取代传统的粘合剂与氧化镁混凝土,后来捕获二氧化碳与水混合。

3所示。喂给海藻碳纤维

碳纤维是一种想知道材料因其优越的强度和重量轻。但它有一个肮脏的小秘密。目前碳纤维生产方法极其能源要求,因此污染。据一些人估计,碳纤维的生产在一个数量级比钢铁生产能源密集型。此外,材料是由石油:化石资源世界正试图摆脱。

一组科学家从慕尼黑工业大学,德国,公布了他们的研究利用藻类碳纤维制造的前兆。“我们一直在研究基于藻类生物燃料在过去的7年,在这方面取得了一些非常重要的步伐,”托马斯·勃拉克教授说,研究小组的领导人TUM AlgaeTec栽培中心。

“我们一直有甘油作为一个方面的产品,我们将向化妆品或其他化学工业。现在我们已经确定了一个链的过程,已经可以在现有的化工园区,使甘油转换通过丙烯腈碳纤维。”

勃拉克解释说,丙烯腈是聚丙烯腈聚合物的前体,所有商业的基本组件制造碳纤维。

“如果你pyrolise聚丙烯腈纤维(热分解),你最终得到的商业碳纤维,“勃拉克说,补充说,基于藻类的碳纤维将当前商用一样强大和轻量级碳纤维但会便宜至少10倍。

“碳纤维是传统生产在3000°C,“勃拉克说。“你需要大量的能量。我们没有这个问题。”

研究人员设想他们可以种植glycerol-producing藻类在地中海沿岸附近的池塘。温暖的气候和海水很容易会减少藻类培养的成本。藻类将美联储二氧化碳捕获在电厂或工业设施附近,将二氧化碳转化为他们的细胞。

勃拉克希望碳隔离材料可以吸引更广泛的客户基础的眼,不仅传统的碳纤维买家在汽车和航空领域。“如果我们得到碳纤维建筑市场,这项技术将成为climate-relevant,“勃拉克说。“汽车行业是太小了。建筑市场是我们想解决长期的。”

例如,勃拉克认为,碳纤维可以取代部分混凝土,生产会产生大量的二氧化碳。承诺的低成本的碳纤维产品也可能取代钢或铝梁在建筑环境。

慕尼黑团队已经组建了一个支持工业联盟,旨在在市场上的技术2020年代中期。

4所示。把它变成绝缘住房泡沫

Econic技术,化学启动位于Alderley公园,英国曼彻斯特附近开发了这一过程包含了二氧化碳排放到聚氨酯泡沫和其他塑料材料。

聚氨酯泡沫是用来制造各种产品,包括床垫、家具装潢和汽车座椅。也用于制造保温房屋,希望进入市场Econic技术。专家认为大规模改造英国臭名昭著的能源利用率低的家庭是第一步骤为国家削减二氧化碳排放量与2018年10月的建议。希望绝缘使用Econic技术在这种改造不仅可以削减排放供暖也陷阱由其他来源所排放的废气。

“我们使用二氧化碳排放作为聚合物的生产原料,特别是聚氨酯,”利泰勒Econic技术销售和许可主管说E&T。“这样做我们也防止排放,创建生产传统的原料。”

多元醇,聚氨酯的基石,传统氧化丙烯制成的,这是由石油。这个过程会产生碳排放。

Econic技术可以替代43%的所需的环氧丙烷生产多元醇与二氧化碳。泰勒说,最终产品不仅环保还便宜,因为二氧化碳的价格两个数量级低于氧化丙烯。

“氧化丙烯是大约2000美元每吨原料原料而二氧化碳可以低至30至50美元每吨原料,”泰勒说。“即使是最悲观的看法之后捕获二氧化碳的成本仍大大低于传统氧化丙烯原料的成本。”

当通过测试,Econic聚氨酯以及执行,甚至比某些参数,传统的聚氨酯。

“我们看到明显的优势在大多数应用领域,如增加抗化学品,油和水在涂料、防火性能以及改善绝缘泡沫,”泰勒说。

2018年3月,Econic开放示范工厂在Alderley公园70公升的聚合反应堆产生的样本公司的产品。

Econic的意图不是制造聚合物本身,而是销售创新的催化剂,允许使用的二氧化碳和许可其技术和流程,以大规模化学制造商。

泰勒认为,如果30%的行业采用了他们的技术,绿色聚合物隔离或防止每年约350万吨的二氧化碳排放,相当于大约二百万辆汽车。

5。喂给藻类复苏牡蛎礁

苏格兰研究人员正在利用二氧化碳生产威士忌酒发酵生长藻类中特殊的生物反应器可以喂宝宝牡蛎,海洋科学家护理,试图恢复欧洲本土的人口Dornoch湾牡蛎。

虽然这种独特的项目的目的,称为深(Dornoch环境增强项目),重启一次弗斯丰富的生态系统,它可以作为一个副作用,隔离温室气体。

“牡蛎隔离相当多的碳的形式贝壳碳酸钙,”道格拉斯·麦肯齐说,在Xanthella创始人兼董事总经理,这是种植藻类开发技术。“我们谈论的是四百万只牡蛎。有兴趣做这一切在北海海岸,有着重大影响。”

格兰奥兰治酒厂所支持的项目,不仅二氧化碳,而且营养供应,基本上剩下的威士忌酿造通过厌氧消化处理。

“我们可以喂给藻类,然后我们可以喂到牡蛎让他们可以去弗斯的地步,”麦肯齐说。

本地牡蛎充足在苏格兰海域直到19世纪,当人口灭绝由于过度捕捞和damge生态系统。2017年、300年标本来自英国的最后重要的野生种群在尼斯瑞恩被放置到Dornoch弗斯,试图重振牡蛎礁。

Xantella,作为欧盟藻的一部分解决方案对当地能源经济项目,测试是否可以将藻类生长在生物反应器利用盈余可再生电力。除了牡蛎,他们设想摄食藻类本地养殖鲑鱼。

6。把它变成燃料

这个想法将二氧化碳转化为合成天然气,可以作为化石燃料的替代已经存在了相当长一段时间。然而,大多数已知的过程可以是能源密集型的工作。

在2017年末,研究者从美国能源部的爱达荷国家实验室发表了一篇论文在《绿色化学》杂志上描述这一过程提供了更节能的方式。

“我们证明,据我们所知,第一次,我们可以直接减少捕获的二氧化碳转化为一氧化碳和氢气使用专门的液体材料,使二氧化碳更多的可溶性和允许碳捕捉介质直接引入细胞电化学合成天然气,”Tedd李斯特说,新流程背后的团队的领导人。

以前开发的方法需要一个中间步骤二氧化碳溶解于水,能源密集型反应在高温下发生。

”在我们的过程,都是发生在相同的温度,所以你有一个潜在的节省能源,”项目主管路易斯·迪亚兹阿尔达纳说。

团队最近获得新资金继续与项目,并采取技术从概念到东西可以证明这个行业。

“我们希望减少能源消耗,成本,使其竞争力,”迪亚兹说。