Gorące tematy: Ryszard Opara: „AMEN” Smoleńsk Zostań BLOGEREM! RSS Kontakt
Uwaga! Wygląda na to, że Twoja przeglądarka nie obsługuje JavaScript. JavaScript jest wymagany do poprawnego działania serwisu!
4573 posty 2072 komentarze

Bogusław Jeznach

Bogusław Jeznach - Dzielić się wiedzą, zarażać ciekawością.

Sposób na CO2

ZACHOWAJ ARTYKUŁ POLEĆ ZNAJOMYM

INŻYNIERIA I TECHNOLOGIE (28) Można wycisnąć gaz z węgla i z wielu skał, np. z łupków dewońskich (gaz łupkowy), ale czy można wycisnąć węgiel z gazu? No, a niby w jakim celu?

 

Fot. Zatłaczanie użytkowe CO2

 

W wyniku spalania kopalin (węgiel, nafta, gaz) powstaje dwutlenek węgla, gaz cieplarniany, któremu przypisuje się niebezpieczny wzrost średniej temperatury w ziemskiej atmosferze, a w jej następstwie topnienie polarnych lodów, wzrost poziomu oceanów i liczne zmiany klimatu z kataklizmami na czele. Coraz większego znaczenia nabiera więc technologia wyłapywania i magazynowania dwutlenku węgla, znana pod angielskim skrótem CCS (carbon capture and storage), przynajmniej w miejscach, gdzie kopalin i węglowodorów spala się najwięcej (elektrownie, kotłownie) i gdzie można ten gaz wyłapać zanim ucieknie przez komin. Dwutlenek węgla zatłacza się następnie pod dużym ciśnieniem pod ziemię  np. użytkowo do złóż węglowodorów i przy pomocy tak stężonego CO2 wyciska się z nich metan albo ropę, a następnie tam pod ziemią stężony dwutlenek węgla się blokuje. (Fot.1). Można go też zatłaczać do podziemnych kawern, najlepiej po wypłukanych podziemnych solankach, i więzić go tam pod ciśnieniem licząc na to, że już się stamtąd nie uwolni, nie ucieknie i nie wpłynie na ocieplanie klimatu. (Fot.2, Fot.3) Dla większej pewności w kilku takich pilotażowych zakładach CCS na świecie pracuje się także nad odpowiednim zaplombowaniem złoża oraz nad specjalnymi materiałami krystalicznymi, gdzie CO2 byłby uwięziony dokładniej.

Fot.2

Fot.3

 

Już choćby z powyższego opisu widać, że mowa o procesie technologicznie skomplikowanym, ekonomicznie kosztownym i środowiskowo nadal ryzykownym. Ale oto znaleźli się śmiałkowie, którzy twierdzą, że przynajmniej tam, gdzie chodzi o spalanie gazu ziemnego – a takich zakładów jest przecież sporo – węgiel można wyłuskać bezpośrednio z paliwa. Wydarcie węgla z paliwa jeszcze przed spaleniem oznacza, że technologia ta pozbawia gaz ziemny  wielkiej części jego wartości energetycznej a zatem elektrowniom się nie opłaca. Ale jest to sztuczka, która pozwala przetworzyć metan – główny składnik gazu ziemnego – na wodór, który jest w  ogóle ważnym surowcem przemysłowym a także obiecującym paliwem, do zupełnie innego rodzaju spalania, które daje na koniec tego procesu wodę, a nie CO2.   

 

Fot. Prof. Thomas Wetzel

 

Prof. Thomas Wetzel  i jego zespół z niemieckiego Instytutu Technicznego w Karlsruhe [Institut  für Thermische Verfahrenstechnik Karlsruher Institut für Technologie (KIT)]***, bo o tych śmiałkach tu mowa, chcą rozbić metan na jego części składowe - węgiel i wodór – podgrzewając metan do takiej temperatury w której rozedrgane cząsteczki po prostu się rozpadną. Pozwoli to odessać lekki, gazowy wodór, a węgiel w postaci czarnego proszku pozwoli zebrać z dna pojemnika tej reakcji i zużyć osobno inaczej. Kraking metanu – bo tak się ten proces nazywa – jest teoretycznie łatwy. W praktyce jednak nie bardzo, zwłaszcza gdy chodzi o proces kontrolowany. Dlaczego? Bo uwolniony z metanu węgiel skupia się w większe cząstki, które szczelnie oblepiają wewnętrzną powierzchnie reaktora. A to blokuje transfer ciepła do wnętrza reaktora i w ten sposób reakcja szybko wygasa. Węgiel, jak wiadomo, jest złym przewodnikiem ciepła i to zresztą właśnie z tego powodu dwutlenek węgla jest gazem cieplarnianym  bo niczym szyba w szklarni nad ziemską atmosferą nie pozwala uciec w przestrzeń kosmiczną ciepłu, jakie dociera do ziemi ze słońca. (Szkło też jest złym przewodnikiem ciepła).

 

Fot. Wydobycie metanu

 

Prof. Wetzel powrócił więc do pomysłu, który pojawił się już 20 lat temu, ale został wtedy zarzucony jako nazbyt skomplikowany. A na czym polega ten pomysł? Zbrylanie się węgla pometanowego i tworzenie niepożądanej powłoki ma znaczenie tylko wtedy, gdy reakcja zachodzi w stabilnym pojemniku o trwałych ścianach. Jeśli jednak załozyć, że ścianki reaktora będą miały charakter płynny, tymczasowy - problemu nie ma, bo ich powierzchnie stale tworzą się na nowo i transfer ciepła następuje w sposób ciągły. I to jest właśnie pomysł z Karlsruhe.

 

 

Płyn, z którego prof. Wetzel buduje swój reaktor to ...roztopiona cyna. Metal ten został wybrany dlatego, ze nie wchodzi w reakcje ani z metanem, ani z węglem, ani z wodorem. Rolę mini-reaktorów pełnią bańki rozgrzanej cyny wypełnione metanem (w praktyce także gazem ziemnym), które są wynoszone z dna kotła wrzącej cyny ku jej powierzchni. Ta wrząca cyna, rozgrzana do odpowiedniej temperatury dostarcza ciepła potrzebnego do połamania cząstek metanu. Podobnie jak w dużym reaktorze wypadający z metanu węgiel  osadza się na wewnętrznych powierzchniach tych baniek, ale nie przylega do nich bo przecież są płynne. Kiedy bańka dociera na powierzchnię wrzącej cyny w kotle i tam pęka, wodór jako lekki gaz unosi się dalej i zbiera się pod czapą do odessania, a węgiel jako lekki proszek unosi się na powierzchni gorącego cynowego jeziora. Jest z niej miarowo zdmuchiwany silnymi uderzeniami neutralnego gazu do specjalnych pojemników. Wystudzony, w stanie stałym nie jest już żadnym zagrożeniem dla atmosfery, a ponadto jako sadza może być wykorzystany przy produkcji np. opon, tuszu do drukarek albo elektrod w bateriach.

 

 

Nie jest jeszcze jasne jak "cynowa metoda" Wetzela sprawdzi się ekonomicznie w porównaniu z tzw. reformacją parową, która jest obecnie powszechnie stosowaną metodą produkcji wodoru z metanu. Jakby jednak nie liczyć, już sam fakt że przy reformacji parowej do atmosfery wypuszczany jest CO2 sprawia, że metoda prof. Wetzela zapowiada się jako jej bardzo elegancka i czysta alternatywa. No, a o spalaniu wodoru to sobie porozmawiamy przy innej okazji. (BJ)

 

Fot. Schemat parowej reformacji metanu

 

 

 

 

***Karlsruher Institut für Technologie to najstarsza, założona w 1825 r., niemiecka uczelnia o charakterze technicznym i najstarsza spośród uczelni w Karlsruhe. Instytut powstał w 2009 z połączenia Universität Karlsruhe i Forschungszentrum Karlsruhe.  Uczelnia posiada jedenaście wydziałów: matematyki, fizyki, chemii i biologii, nauk humanistycznych i społecznych, architektury, budownictwa i ochrony środowiska, maszynoznawstwa, inżynierii i technologii chemicznej, elektrotechniki i telekomunikacji, informatyki oraz ekonomii. Absolwentami Wydziału Mechanicznego tej uczelni byli m.in. Carl Benz, EmilŠkoda i August Thyssen. Absolwentami uczelni byli też słynni Polacy: chemik (i polityk) Leopold Skulski,technolog Józef Zawadzki, matematyk Mieczysław Łazarski, śpiewak Stefan Belina-Skupiewski, chemik Henryk Majmon (polski żyd), inż. mechanik (przemysłowiec) Stefan Przanowski,   matematyk Władysław Folkierski i inni.

 

 

 

W otwartym cyklu INŻYNIERIA I TECHNOLOGIE na moim blogu pojawiły się dotychczas:

 

01.Tranzystory hybrydowe (8.08.2011)

02.Mała rzecz, a czyści (21.08.2011) /wycieraczki samochodowe/

03.Opony z cukru (31.08.2011)

04.Tama z trzech powodów cz.I (14.09.2011)

05.Tama z trzech powodów cz.II (15.09.2011)

06.Metro automatique (5.01.2012)

07.Beton,ale inteligentny (26.03.2012)

08.Baterie szybciej (3.04.2012)

09.Zdążyć zanim zdetonują (16.04.2012)

10.Pociąg w uniesieniu (cz.1) (8.06.2012)

11.Pociąg w uniesieniu (cz.2) (9.06.2012)

12.Pociąg w uniesieniu (cz.3) (11.06.2012)

13.Asfalt jak perski dywan (10.07.2012)

14.Wędkowanie na ekranie (25.07.2012)

15.Wojna na wirusy (15.09.2012) /…komputerowe/

16.Działo laserowe (16.09.2012)

17.Zamiast delfina (8.10.2012)

18.Ryżowe opony (13.01.2013)

19.Inspiracje wynalazców (18.12.2013) /film/

20.Komputerek z nanorurek (4.11.2013)

21.Silnik odrzutowy RR (11.05.2015) /film(51:46)/

22.Robotyka na podium (2.07.2015)

23.Dziury, ale inaczej (9.07.2015)

24.Zasilanie bez drutu (20.08.2015)

25.Braille przez komputer (3.09.2015)

26.Robot ale nie cyborg (10.09.2015)

27.Wymiana oleju z głowy (7.01.2016)

28.Sposób na CO2 (11.02.2016)

 

 

KOMENTARZE

  • Bardzo dobry artykuł...
    Mimo wszystko, paliwa kopalne to technologia pamiętająca czasy jaskiniowców. Przyszłością (teraźniejszością) jest zeroemisyjny wodór, który w wyniku reakcji spalania z tlenem generuje wodę (parę wodną). Jest sporo rozwiązań technicznych zamiecionych pod dywan, wykorzystujących tę technologię. Redukcja zużycia paliw konwencjonalnych w silnikach spalinowych, wzrost ich sprawności wskutek lepszego "dopalenia" paliwa, przeregulowanie kąta wyprzedzenia zapłonu, etc.
    Mało tego, wodór jest najpowszechniej występującym pierwiastkiem w przyrodzie. Węglowodory to przeszłość.
    Zapewniam, że jeszcze za naszego życia będziemy świadkami stosowania kotłów wodorowych dla celów ogrzewania (i nie mam tu na myśli ogniw paliwowych).

    Serdecznie pozdrawiam Pana Bogusława...
  • @Rademenes 23:23:23
    Dzięki za odwiedziny i miłą opinię. Z fachowej ręki zawsze wyżej ceniona. Pozdrawiam przyjaźnie. BJ

OSTATNIE POSTY

więcej

ARCHIWUM POSTÓW

PnWtŚrCzPtSoNd
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031