211service.com
Ett renare sätt att använda kol
Kol är rikligt och billigt, men att bränna det är en smutsig affär. Den här veckan tillkännagav forskare vid Ohio State University en milstolpe i utvecklingen av ett mycket renare sätt att använda energin i kol – en process som kallas kemisk looping som har potential att minska eller eliminera ett brett spektrum av föroreningar, inklusive koldioxid och smog- bildar kväveoxider.
Rengöring av kol: En pilotanläggning i Ohio State demonstrerar en kemisk loopingprocess som kan ersätta förbränning i kraftverk.
En version av tekniken kördes kontinuerligt i över en vecka i en 25 kilowatts testanläggning, rapporterade forskarna, den längsta en sådan process har pågått. Det framgångsrika testet banar vägen för att öka tekniken i en demonstrationsanläggning på en megawatt som planeras i samarbete med energiföretaget Babcock och Wilcox.
I vanliga kolverk pulveriseras kol till ett fint pulver och bränns sedan i luft för att producera ånga för att driva turbiner. Denna process skapar mycket heta lågor som kan skapa den förorenande kväveoxiden, och koldioxiden som genereras är svår att isolera och fånga upp eftersom den bara utgör en liten del av avgaserna.
I kemisk looping reagerar inte kol med luft. Istället utsätts den för syrebärande material som järnoxid. Kolet reagerar med dessa material, och energin som binds upp i kol bryter bindningen mellan syret och järnet. Reaktionen ger nästan ren koldioxidgas och järnmetall (tillsammans med mineralet wüstit). Elektricitet genereras när järnet flyttas ut ur reaktionskammaren och i huvudsak förbränns - det vill säga får reagera med syre i luften. Detta frigör värme för att producera ånga.
Denna ganska invecklade process har åtminstone två fördelar. Den producerar en ren ström av koldioxid som är lätt att fånga upp och redo att lagras under jord. Och förbränning av järn i luft sker också vid lägre temperaturer som inte producerar kväveoxid.
Processen föreslogs ursprungligen som ett sätt att förbättra kraftverkens effektivitet. Nu är förhoppningen att det, om det används i stor skala, kan vara ett av de billigaste sätten att minska koldioxidutsläppen, vilket endast leder till en liten ökning av elkostnaden.
Ett alternativt tillvägagångssätt för att producera koldioxidströmmar med hög renhet är att bränna kol i rent syre. Men utrustningen för att producera rent syre är dyr.
Liang-Shih fan , en professor i kemisk och biomolekylär ingenjörskonst vid Ohio State, säger att hans process kan visa sig vara billig. Han säger att andra har haft svårt att använda järnoxid på grund av dess begränsade förmåga att bära syre. Men han har utvecklat en ny typ av reaktor som förbättrar den praktiska syrebärande förmågan hos järnoxiden, minskar mängden material som behövs och förbättrar ekonomin.
Forskarna i Ohio State fortsätter också med en annan version av kemisk looping, där kol förgasas och den resulterande kombinationen av väte- och kolmonoxidgaser, kallad syngas, reagerar med järnoxiden (se Använda rost för att fånga upp CO2 från kolanläggningar). Byggandet av en pilotanläggning på 250 kilowatt har påbörjats för att testa det tillvägagångssättet. Det senaste testet eliminerar förgasningssteget genom att använda pulveriserat kol istället för syngas, så det kan potentiellt bli billigare.
Arbetet finansieras av Department of Energys National Energy Technology Laboratory, som hjälpte till att utveckla frackingtekniken bakom den nuvarande naturgasboomen i USA. NETL finansierar också en annan metod för kemisk looping, som använder kalciumsulfat snarare än järnoxid. Den tekniken, som utvecklas av Alstom, demonstrerades i en anläggning på tre megawatt förra året. Ohio State-arbetet är i ett tidigare skede, men Fan säger att hans tillvägagångssätt kan använda mycket mindre material, vilket gör det mer praktiskt.