Carbon dioxide scrubber
கார்பன் டை ஆக்சைடு ஸ்க்ரப்பர் என்பது கார்பன் டை ஆக்சைடை (CO2) உறிஞ்சும் ஒரு உபகரணமாகும். இது தொழில்துறை ஆலைகளில் இருந்து வெளியேற்றப்படும் வாயுக்களுக்கு சிகிச்சையளிக்கப் பயன்படுகிறது அல்லது ரீப்ரேதர்கள் போன்ற வாழ்க்கை ஆதரவு அமைப்புகளில் அல்லது விண்கலம், நீர்மூழ்கிக் கப்பல் அல்லது காற்று இறுக்கமான அறைகளில் வெளியேற்றப்படும் காற்றிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகிறது. கார்பன் டை ஆக்சைடு ஸ்க்ரப்பர்கள் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளிமண்டல (சிஏ) சேமிப்பிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. காலநிலை மாற்றத்தை எதிர்த்துப் போராடுவதற்கான ஒரு வழிமுறையாக கார்பன் பிடிப்பு மற்றும் சேமிப்புக்காக அவை ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டுள்ளன. தொழில்நுட்பங்கள் அமீன் ஸ்க்ரப்பிங் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஸ்க்ரப்பிங்கிற்கான முதன்மை பயன்பாடு நிலக்கரி மற்றும் எரிவாயு எரி மின் நிலையங்களின் வெளியேற்றத்திலிருந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை அகற்றுவதாகும். உண்மையில் தீவிரமாக மதிப்பீடு செய்யப்படும் ஒரே தொழில்நுட்பம் பல்வேறு அமின்களின் பயன்பாட்டை உள்ளடக்கியது, எ. கா. மோனோஎத்தனோலமைன். இந்த கரிம சேர்மங்களின் குளிர் கரைசல்கள் CO2 ஐ பிணைக்கின்றன, ஆனால் அதிக வெப்பநிலையில் பிணைப்பு தலைகீழாக மாறுகிறதுஃ CO2 + 2 +, இந்த தொழில்நுட்பம் வசதியை நிறுவுவதற்கான மூலதன செலவுகள் மற்றும் அதைப் பயன்படுத்துவதற்கான இயக்க செலவுகள் காரணமாக மட்டுமே லேசாக செயல்படுத்தப்பட்டுள்ளது. கனிமங்கள் மற்றும் சியோலைட்டுகள் பல கனிமங்கள் மற்றும் கனிமங்கள் போன்ற பொருட்கள் CO2 ஐ தலைகீழாக பிணைக்கின்றன. பெரும்பாலும், இந்த கனிமங்கள் ஆக்சைடுகள் அல்லது ஹைட்ராக்சைடுகள் ஆகும், மேலும் பெரும்பாலும் CO2 கார்பனேட்டாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. கார்பன் டை ஆக்சைடு குயிக்லைம் (கால்சியம் ஆக்சைடு) உடன் வினைபுரிந்து சுண்ணாம்புக்கல் (கால்சியம் கார்பனேட்) உருவாகிறது, இது கார்பனேட் சுழற்சி எனப்படும் செயல்முறையாகும். பிற கனிமங்களில் செர்பெண்டினைட், மெக்னீசியம் சிலிகேட் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் ஆலிவைன் ஆகியவை அடங்கும். மூலக்கூறு சல்லடைகளும் இந்த திறனில் செயல்படுகின்றன. பல்வேறு (சுழற்சி) ஸ்க்ரப்பிங் செயல்முறைகள் காற்றில் இருந்து அல்லது ஃப்ளூ வாயுக்களில் இருந்து CO2 ஐ அகற்றி அவற்றை கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலில் விடுவித்து, ஸ்க்ரப்பிங் முகவரை மாற்றியமைக்க முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. இவை பொதுவாக சோடியம் ஹைட்ராக்சைடை அடிப்படையாகக் கொண்ட கிராஃப்ட் செயல்முறையின் ஒரு மாறுபாட்டைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. அத்தகைய கரைசலில் கார்பன் டை ஆக்சைடு உறிஞ்சப்பட்டு, சுண்ணாம்புக்கு மாற்றப்பட்டு (காஸ்டிசைசேஷன் எனப்படும் ஒரு செயல்முறை மூலம்) ஒரு சூளை பயன்படுத்துவதன் மூலம் மீண்டும் வெளியிடப்படுகிறது. தற்போதுள்ள செயல்முறைகளில் சில மாற்றங்களுடன் (முக்கியமாக ஆக்ஸிஜன்-எரியும் சூளைக்கு மாறுகிறது) இதன் விளைவாக ஏற்படும் வெளியேற்றம் CO2 இன் செறிவூட்டப்பட்ட நீரோட்டமாக மாறுகிறது, இது சேமிப்பு அல்லது எரிபொருள்களில் பயன்படுத்த தயாராக உள்ளது. இந்த வெப்ப-வேதியியல் செயல்முறைக்கு மாற்றாக ஒரு மின் செயல்முறை உள்ளது, இது கார்பனேட் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் CO2 ஐ வெளியிடுகிறது. எளிமையானதாக இருந்தாலும், இந்த மின் செயல்முறை மின்னாற்பகுப்பாக அதிக ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் தண்ணீரைப் பிரிக்கிறது. சூளை முறையில் மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்துவதன் சுற்றுச்சூழல் நன்மையை மறுப்பதைத் தடுக்க, மின்சாரம் புதுப்பிக்கத்தக்க (அல்லது தேவைப்பட்ட சூளை விட குறைவான உமிழ்வு) மூலத்திலிருந்து வர வேண்டும். சுற்றுச்சூழல் உந்துதல் கொண்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு பிடிப்பின் ஆரம்ப அவதாரங்கள் மின்சாரத்தை ஆற்றல் ஆதாரமாகப் பயன்படுத்தின, எனவே அவை பசுமை ஆற்றலைச் சார்ந்திருந்தன. சில வெப்ப CO2 பிடிப்பு அமைப்புகள் தளத்தில் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஆஃப்-சைட் மின்சார உற்பத்தியின் விளைவாக ஏற்படும் திறமையின்மையைக் குறைக்கிறது, ஆனால் அதற்கு இன்னும் (பச்சை) வெப்பத்தின் ஆதாரம் தேவைப்படுகிறது, இது அணுசக்தி அல்லது செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தியால் வழங்க முடியும். சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு ஜெமான் மற்றும் லாக்னர் ஆகியோர் காற்று பிடிப்புக்கான ஒரு குறிப்பிட்ட முறையை கோடிட்டுக் காட்டினர். முதலாவதாக, கரைந்த சோடியம் கார்பனேட்டை உற்பத்தி செய்ய காரமான NaOH கரைசலால் CO2 உறிஞ்சப்படுகிறது. உறிஞ்சுதல் எதிர்வினை ஒரு வாயு திரவ எதிர்வினை, வலுவான வெப்பமயமாதல், இங்கேஃ 2NaOH (aq) + CO2 (g) → (aq) + (l) (aq) + (s) → 2NaOH (aq) + (s) ΔH ° =-114.7 kJ/mol காஸ்டிசைசேஷன் கூழ் மற்றும் காகிதத் தொழிலில் எங்கும் செய்யப்படுகிறது மற்றும் 94 சதவீதம் கார்பனேட் அயனிகளை சோடியத்திலிருந்து கால்சியம் நேர்மின் அயனிக்கு உடனடியாக மாற்றுகிறது. அதைத் தொடர்ந்து, கால்சியம் கார்பனேட் வீழ்படிவு கரைசலில் இருந்து வடிகட்டப்பட்டு வெப்பமாக சிதைந்து வாயு CO2 ஐ உருவாக்குகிறது. இந்த செயல்பாட்டில் உள்ள ஒரே வெப்பமண்டல எதிர்வினை கால்சைட் எதிர்வினை மட்டுமே மற்றும் இங்கே காட்டப்பட்டுள்ளதுஃ (கள்) → CaO (கள்) + CO2 (g) ΔH ° = + 179.2 kJ/mol கூடுதல் வாயு பிரிப்பு படிநிலையைத் தவிர்ப்பதற்காக ஆக்ஸிஜனுடன் சுடப்படும் சுண்ணாம்பு சூளையில் கால்சைட்டின் வெப்ப சிதைவு செய்யப்படுகிறது. சுண்ணாம்பு நீர்ப்பாசனம் (சி. ஏ. ஓ) சுழற்சியை நிறைவு செய்கிறது. சுண்ணாம்பு நீர்ப்பாசனம் என்பது நீர் அல்லது நீராவியுடன் செய்யப்படக்கூடிய ஒரு வெப்பமண்டல எதிர்வினை ஆகும். தண்ணீரைப் பயன்படுத்தி, இது இங்கே காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு திரவ/திடமான எதிர்வினை ஆகும்ஃ CaO (s) + (l) → (s) ΔH ° =-64.5 kJ/mol லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு சோடா சுண்ணாம்பு, சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு, பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு போன்ற பிற வலுவான காரங்கள் அதனுடன் வேதியியல் ரீதியாக வினைபுரிந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை அகற்ற முடியும். குறிப்பாக, அப்பல்லோ திட்டம் போன்ற விண்கலத்தில் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு வளிமண்டலத்திலிருந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை அகற்ற பயன்படுத்தப்பட்டது. இது கார்பன் டை ஆக்சைடுடன் வினைபுரிந்து லித்தியம் கார்பனேட்டை உருவாக்குகிறது. சமீபத்தில் லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு உறிஞ்சும் தொழில்நுட்பம் மயக்க மருந்து இயந்திரங்களில் பயன்படுத்த ஏற்றது. அறுவை சிகிச்சையின் போது உயிர் ஆதரவு மற்றும் உள்ளிழுக்கும் முகவர்களை வழங்கும் மயக்க மருந்து இயந்திரங்கள் பொதுவாக ஒரு மூடிய சுற்றுவட்டத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதனால் நோயாளியால் வெளியேற்றப்பட்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றப்பட வேண்டும். பழைய கால்சியம் அடிப்படையிலான தயாரிப்புகளை விட லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு சில பாதுகாப்பு மற்றும் வசதியான நன்மைகளை வழங்கக்கூடும். 2 LiOH (கள்) + 2 (g) → 2 LiOH· (கள்) 2 LiOH· (கள்) + CO2 (g) → (கள்) + 3 (g) நிகர எதிர்வினைஃ 2LiOH (கள்) + CO2 (g) → (கள்) + (g) லித்தியம் பெராக்சைடு பயன்படுத்தப்படலாம், ஏனெனில் இது ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுவதன் கூடுதல் நன்மையுடன் ஒரு யூனிட் எடைக்கு அதிக CO2 ஐ உறிஞ்சுகிறது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில் லித்தியம் ஆர்த்தோசிலிகேட் கார்பன் டை ஆக்சைடு பிடிப்பு மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு ஆகியவற்றில் அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. இந்த பொருள் கணிசமான செயல்திறன் நன்மைகளை வழங்குகிறது, இருப்பினும் கார்பனேட் உருவாவதற்கு அதிக வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது. மீளுருவாக்கம் கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றும் அமைப்பு விண்வெளி விண்கலம் சுற்றுப்பாதையில் உள்ள மீளுருவாக்கம் கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றும் அமைப்பு (ஆர். சி. ஆர். எஸ்) இரண்டு படுக்கை அமைப்பைப் பயன்படுத்தியது, இது செலவழிக்கக்கூடிய பொருட்கள் இல்லாமல் கார்பன் டை ஆக்சைடை தொடர்ந்து அகற்றுவதை வழங்கியது. மீளுருவாக்கம் செய்யக்கூடிய அமைப்புகள் ஒரு விண்கலம் அதன் சர்பெண்ட் கேனிஸ்டர்களை நிரப்பாமல் விண்வெளியில் நீண்ட காலம் தங்க அனுமதித்தன. பழைய லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு (LiOH) அடிப்படையிலான அமைப்புகள், மீளுருவாக்கம் செய்ய முடியாதவை, மீளுருவாக்கம் செய்யக்கூடிய உலோக-ஆக்சைடு அடிப்படையிலான அமைப்புகளால் மாற்றப்பட்டன. உலோக ஆக்சைடை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு அமைப்பு முதன்மையாக ஒரு உலோக ஆக்சைடு சர்பெண்ட் கேனிஸ்டர் மற்றும் ஒரு ரீஜெனரேட்டர் அசெம்பிளி ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தது. இது ஒரு சர்பெண்ட் பொருளைப் பயன்படுத்தி கார்பன் டை ஆக்சைடை அகற்றி, பின்னர் சர்பெண்ட் பொருளை மீண்டும் உருவாக்குவதன் மூலம் வேலை செய்தது. உலோக-ஆக்சைடு சர்பெண்ட் கேனிஸ்டர் 10 மணி நேரத்திற்கு நிலையான ஓட்ட விகிதத்தில் காற்றை அதன் வழியாக செலுத்துவதன் மூலம் மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டது. செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனை கார்பன் டை ஆக்சைடு ஸ்க்ரப்பராகப் பயன்படுத்தலாம். அதிக கார்பன் டை ஆக்சைடு உள்ளடக்கம் கொண்ட காற்று, பழ சேமிப்பு இடங்களிலிருந்து வரும் காற்று, செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனின் படுக்கைகள் வழியாக வீசப்படலாம் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பனுடன் ஒட்டிக்கொள்ளும். படுக்கை நிரம்பியவுடன், சுற்றுப்புற காற்று போன்ற குறைந்த கார்பன் டை ஆக்சைடு காற்றை படுக்கை வழியாக வீசுவதன் மூலம் அது "மீளுருவாக்கம்" செய்யப்பட வேண்டும். இது படுக்கையில் இருந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை வெளியிடும், பின்னர் அதை மீண்டும் துடைக்கப் பயன்படுத்தலாம், காற்றில் கார்பன் டை ஆக்சைடின் நிகர அளவு செயல்முறை தொடங்கப்பட்டபோது இருந்ததைப் போலவே இருக்கும். உலோக-கரிம கட்டமைப்புகள் (எம்ஓஎஃப்) உலோக-கரிம கட்டமைப்புகள் கார்பன் டை ஆக்சைடு பிடிப்பு மற்றும் உறிஞ்சுதல் மூலம் பிரித்தெடுப்பதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய புதிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும். இப்போதெல்லாம் பெரிய அளவிலான வணிக தொழில்நுட்பம் இல்லை என்றாலும், பல ஆராய்ச்சி ஆய்வுகள் எம்ஓஎஃப்கள் ஒரு கார்பன் டை ஆக்சைடு உறிஞ்சியாக இருக்கும் பெரும் திறனைக் குறிக்கின்றன. துளை அமைப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு செயல்பாடுகள் போன்ற அதன் பண்புகள் மற்ற வாயுக்களை விட CO2 தேர்வை மேம்படுத்த எளிதாக மாற்றியமைக்கப்படலாம். எரிப்புக்குப் பிந்தைய மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றும் முகவராக செயல்பட ஒரு எம்ஓஎஃப் குறிப்பாக வடிவமைக்கப்படலாம். இந்த சூழ்நிலையில், ஃப்ளூ வாயு ஒரு எம்ஓஎஃப் பொருள் நிரம்பிய ஒரு படுக்கை வழியாக செல்லும், அங்கு CO2 அகற்றப்படும். செறிவு அடைந்த பிறகு, அழுத்தம் அல்லது வெப்பநிலை ஊசலாட்டம் செய்வதன் மூலம் கார்பன் டை ஆக்சைடை உறிஞ்சலாம். கார்பன் டை ஆக்சைடு பின்னர் நிலத்தடியில் சேமிக்க அல்லது மேம்பட்ட எண்ணெய் மீட்பு செயல்முறைகளில் பயன்படுத்துவதற்காக மிக முக்கியமான நிலைமைகளுக்கு சுருக்கப்படலாம். இருப்பினும், பல சிரமங்கள் காரணமாக இது இன்னும் பெரிய அளவில் சாத்தியமில்லை, அவற்றில் ஒன்று அதிக அளவில் எம்ஓஎஃப்களை உற்பத்தி செய்வது. மற்றொரு சிக்கல் எம்ஓஎஃப்களை ஒருங்கிணைக்க தேவையான உலோகங்கள் கிடைப்பது. ஒரு கற்பனையான சூழ்நிலையில், புவி வெப்பமடைதல் பிரச்சினைகளைத் தவிர்க்கத் தேவையான அனைத்து CO2 ஐப் பிடிக்க இந்த பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதாவது உலகளாவிய வெப்பநிலை உயர்வை தொழில்துறைக்கு முந்தைய சராசரி வெப்பநிலையை விட 2 டிகிரி செல்சியஸுக்கும் குறைவாக பராமரிப்பது, பூமியில் கிடைப்பதை விட அதிக உலோகங்கள் நமக்குத் தேவைப்படும். எடுத்துக்காட்டாக, வனேடியத்தைப் பயன்படுத்தும் அனைத்து எம்ஓஎஃப்களையும் ஒருங்கிணைக்க, 2010 உலகளாவிய இருப்புக்களின் 1620% நமக்குத் தேவைப்படும். கார்பன் டை ஆக்சைடை உறிஞ்சுவதற்கான சிறந்த திறனை வெளிப்படுத்திய மெக்னீசியம் அடிப்படையிலான எம்ஓஎஃப்களைப் பயன்படுத்தினாலும், 2010 ஆம் ஆண்டின் உலகளாவிய இருப்புக்களில் 14 சதவீதம் நமக்குத் தேவைப்படும், இது கணிசமான தொகையாகும். மேலும், விரிவான சுரங்கம் தோண்டுதல் அவசியம், இது மேலும் சாத்தியமான சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகளுக்கு வழிவகுக்கும். டிஓஇ நிதியுதவி அளித்த மற்றும் நான்கு வெவ்வேறு பல்கலைக்கழகங்களின் ஆசிரியர்களுடன் இணைந்து யுஓபி எல்எல்சி ஆல் இயக்கப்படும் ஒரு திட்டத்தில், எம்ஓஎஃப்கள் எரிப்புக்குப் பிந்தைய ஃப்ளூ வாயுவில் கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றும் முகவர்களாக சோதிக்கப்பட்டன. வெற்றிட அழுத்த ஊஞ்சல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ஃப்ளூ வாயு ஓட்டத்திலிருந்து 90 சதவீத கார்பன் டை ஆக்சைடை அவர்களால் பிரிக்க முடிந்தது. விரிவான விசாரணையின் மூலம், பயன்படுத்தப்பட வேண்டிய சிறந்த எம்ஓஎஃப் எம்ஜி/டிஓபிடிசி என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர், இது 21.7 டபிள்யூடி% CO2 ஏற்றும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு பெரிய அளவிலான மின் உற்பத்தி நிலையத்திற்கு இதேபோன்ற அமைப்பு பயன்படுத்தப்பட்டால், எரிசக்தி செலவு 65 சதவீதம் அதிகரிக்கும் என்றும், அதே நேரத்தில் என். இ. டி. எல் அடிப்படை அமைப்பான அமைப்பானது 81 சதவீதம் அதிகரிக்கும் என்றும் மதிப்பீடுகள் காட்டுகின்றன (டி. ஓ. இ இலக்கு 35 சதவீதம்). மேலும், ஒவ்வொரு டன் கார்பன் டை ஆக்சைடு தவிர்ப்பதற்கும் 57 டாலர் செலவாகும், அதே நேரத்தில் அமீன் அமைப்புக்கு இந்த செலவு 72 டாலராக இருக்கும் என்று மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இந்த திட்டம் 2010 இல் முடிவடைந்தது, 580 மெகாவாட் மின் நிலையத்தில் அத்தகைய திட்டத்தை செயல்படுத்த தேவையான மொத்த மூலதனம் 354 மில்லியன் டாலர்கள் என்று மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. எக்ஸ்டெண்ட் ஏர் கார்ட்ரிட்ஜ் (EAC) என்பது ஒரு தயாரிப்பு அல்லது வகை முன் ஏற்றப்பட்ட ஒரு பயன்பாட்டு உறிஞ்சும் கேனிஸ்டர் ஆகும், இது பொருத்தமாக வடிவமைக்கப்பட்ட ரீபிரைதரில் பெறுநர் குழிக்குள் பொருத்தப்படலாம். பிற முறைகள் கார்பன் டை ஆக்சைடை துடைப்பதற்கான பல முறைகள் மற்றும் பொருட்கள் விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன. உறிஞ்சுதல் மீளுருவாக்கம் கார்பன் டை ஆக்சைடு அகற்றும் அமைப்பு (ஆர். சி. ஆர். எஸ்) பாசி நிரப்பப்பட்ட உயிரியக்கிகள் சவ்வு வாயு பிரிப்புகள் தலைகீழ் வெப்பப் பரிமாற்றிகள் மேலும் குறிப்புகள் ஸ்க்ரபர்கள் கார்பன் டை ஆக்சைடு விண்வெளி சூட் கூறுகள் விண்கல வாழ்க்கை ஆதரவு அமைப்புகள் எரிவாயு தொழில்நுட்பங்கள் கார்பன் பிடிப்பு மற்றும் சேமிப்பு