Les scientifiques dévoilent le système de capture du carbone le moins coûteux à ce jour

Le besoin d’une technologie capable de capturer, d’éliminer et de recycler le dioxyde de carbone augmente avec chaque CO2 cellules conduisant à l’environnement global. Pour répondre à ce besoin, les scientifiques du Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique du ministère de l’Énergie ont franchi une nouvelle étape dans leurs efforts pour simplifier et généraliser la capture du carbone. Ils ont développé un nouveau système qui capte le CO2 – le moins cher à ce jour – et l’a transformé en l’un des produits chimiques les plus utilisés au monde : le méthanol.

Piège à CO2 avant qu’il ne flotte dans l’atmosphère est un élément important de la réduction du réchauffement climatique. La création d’incitations pour que les principaux exportateurs adoptent la technologie de capture du carbone est cependant un point de départ important. Le coût croissant de la technologie de capture commerciale a longtemps été un obstacle à son utilisation généralisée.

Les scientifiques du PNNL pensent que le méthanol peut fournir ce stimulus. Il a de nombreuses utilisations comme carburant, résistance et composant important dans les plastiques, les peintures, les matériaux de construction et les pièces automobiles. Conversion de CO2 en substances utiles telles que le méthanol permet aux industries de capter et de recycler leur carbone.

Le scientifique du PNNL, David Heldebrant, qui dirige l’équipe de recherche à l’origine de la nouvelle technologie, décrit le processus et la réutilisation. Comme nous pouvons choisir entre des matériaux à usage unique et réutilisables, nous pouvons recycler le carbone.

“C’est essentiellement ce que nous essayons de faire”, a déclaré Heldebrant. “Au lieu d’extraire le pétrole du sol pour fabriquer ces produits chimiques, nous essayons de le synthétiser à partir de CO2 capté de l’espace ou d’une centrale électrique au charbon, afin qu’il puisse être transformé en substances utiles. Vous gardez le carbone en vie, pour ainsi dire, il ne s’agit donc pas simplement de “retirez-le du sol, utilisez-le une fois et jetez-le”. Nous essayons de recycler le CO2alors que nous essayons de recycler d’autres choses comme le verre, l’aluminium et le plastique.”

Comme indiqué dans la revue Bonnes sources d’énergie, le nouveau système est conçu pour convenir aux centrales électriques, au gaz ou à la biomasse, ainsi qu’aux mines de ciment et aux aciéries. En utilisant un solvant similaire au PNNL, le système absorbe le CO2 organismes avant de les exporter, puis de les transformer en produits commercialisables.

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Une longue file de dominos doit tomber avant que le carbone puisse être complètement éliminé ou complètement empêché de pénétrer dans l’atmosphère. Cet effort – répandre la technologie de capture et de conversion dans le monde – représente certaines des tuiles les plus importantes.

La mise en œuvre de cette technologie réduira les émissions, a déclaré Heldebrant. Mais cela peut également contribuer à accélérer le développement d’autres technologies de capture du carbone et à établir un marché pour le CO2– transporter la marchandise. Avec un tel marché en place, le carbone capturé grâce à la technologie de capture directe de l’air peut être incorporé dans des matériaux durables.

Appel à un captage du carbone à moindre coût

En avril 2022, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a publié son rapport du Groupe de travail III qui portait sur l’atténuation du changement climatique. Parmi les mesures de limitation des émissions qui ont été annoncées, le captage et le stockage du carbone sont cités comme un facteur important pour atteindre le zéro émission, en particulier dans les secteurs difficiles à réduire, comme la sidérurgie et la chimie.

“La réduction des émissions dans l’industrie impliquera une utilisation plus efficace des matériaux, le recyclage et la réutilisation des matériaux et la réduction des déchets”, a déclaré le GIEC dans un communiqué publié avec l’une des parties. Rapport 2022. Pour atteindre zéro CO net2 les émissions de carbone dont la société a besoin (par exemple, les plastiques, le bois, le carburant d’aviation, les solvants, etc.), ” a déclaré le rapport, ” il est important de fermer les boucles d’utilisation du carbone et du dioxyde de carbone grâce à un recyclage durable et mécanique et chimique.

La recherche du PNNL se concentre sur cela, conformément au Carbon Negative Shot du DOE. En utilisant de l’hydrogène renouvelable dans la conversion, l’équipe peut produire du méthanol avec une empreinte carbone plus faible que les méthodes conventionnelles qui utilisent le gaz naturel comme matière première. Méthanol produit par le CO2 La transition pourrait bénéficier de politiques et d’incitations du marché conçues pour encourager l’adoption de technologies de réduction des émissions de carbone.

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Le méthanol est l’un des produits chimiques produits par la croissance. Connu sous le nom d'”équipement de plate-forme”, ses utilisations sont multiples. En plus du méthanol, le groupe peut convertir le CO2 formiate (un produit chimique de base), méthane et autres substances.

Il reste encore beaucoup à faire pour développer et améliorer ce système, et il faudra peut-être plusieurs années avant que la navigation commerciale ne soit prête. Mais, explique Casie Davidson, responsable de la gestion du carbone et du marché des combustibles fossiles au PNNL, le remplacement des produits chimiques conventionnels n’est que le début. “La collaboration de l’équipe ouvre un nouveau monde de CO2 la science de la conversion. On a l’impression d’être à l’aube d’un nouvel empire de technologies rapides et coûteuses. C’est une période très excitante.

Dégâts de coût

Un système commercial capte le carbone des émissions à environ 46 $ par tonne métrique de CO2, selon une étude du DOE. La mission du Groupe PNNL est de continuer à réduire les coûts en fournissant le système de captage le plus efficace et économiquement compétitif.

Le syndicat a ramené le prix de captage à 47,10 $ par tonne métrique de CO2 en 2021. Une nouvelle étude révélée dans Journal de la production de propreté a analysé le coût d’exploitation d’un système de méthanol utilisant divers solvants développés par PNNL, et le taux est tombé à moins de 39 $ par tonne métrique de CO.2.

“Nous avons examiné trois CO2-contraignant dans cette nouvelle étude, a déclaré l’ingénieur chimiste Yuan Jiang, qui a dirigé l’analyse. « Nous avons constaté qu’ils captent plus de 90 % du carbone qui les traverse, et ils le font pour environ 75 % du coût des systèmes traditionnels. »

Différents systèmes peuvent être utilisés selon la nature de l’installation ou du four. Mais, quel que soit le procédé, les solvants sont importants. Dans ces systèmes, les solvants éliminent le CO2– beaucoup de gaz avant qu’ils ne soient libérés, laissant du CO2 les organismes sont maintenant liés dans cette eau.

Créer du méthanol à partir de CO2 ce n’est pas nouveau. Mais la capacité à la fois de capturer le carbone et de le convertir en méthanol dans un système à flux continu l’est. La capture et la conversion sont traditionnellement deux processus distincts, séparés par des processus chimiquement distincts et souvent incompatibles.

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“Nous prouvons enfin qu’une technologie peut faire les deux processus et les faire bien”, a déclaré Heldebrant, ajoutant que la technologie de conversion conventionnelle nécessite généralement un nettoyage au CO2.2. Le nouveau système est le premier à créer du méthanol à partir de CO “sale”2.

Réduire les émissions demain

Système de capture de CO2 et le convertir en méthanol et non en CO2– mal. Le carbone du méthanol est libéré lorsqu’il est brûlé ou séparé lorsque le méthanol est converti en composés à longue durée de vie. Mais cette technologie “prépare le terrain”, a déclaré Heldebrant, pour la tâche importante de garder le carbone enfermé dans les matériaux et hors de l’atmosphère.

Les autres matériaux cibles comprennent les polyuréthanes, que l’on trouve dans les adhésifs, les vêtements et la mousse de refroidissement, et les polyesters, qui sont largement utilisés dans les tissus. Une fois que les chercheurs ont perfectionné la chimie derrière la révolution du CO2 au matériau qui le protège des intempéries pour les mesures adaptées aux intempéries, un large réseau de systèmes d’arrêt peut être prêt à gérer de telles réactions.

Au lieu des cheminées d’aujourd’hui, Heldebrant prédit le CO2 raffineries de pétrole construites dans ou à proximité de centrales électriques, où le CO2– Des modèles de conteneurs peuvent être fabriqués sur place. “Nous sommes à un tournant”, ont déclaré Heldebrant et ses collègues dans un article publié dans la revue. la science“où nous pouvons continuer à utiliser les outils de pêche et de filature du 20e siècle ou nous pouvons commencer la transition vers un nouveau système du 21e siècle de technologie intégrée de pêche et de filature basée sur l’énergie.”

Cette technologie est disponible sous licence. Veuillez contacter Sara Hunt, responsable marketing PNNL, pour plus d’informations.

Ce travail a été soutenu par le Technology Business Fund du Department of Energy, l’Office of Energy and Carbon Management et Southern California Gas. Une partie du travail a été effectuée à l’EMSL, le Laboratoire des sciences de l’environnement, une installation utilitaire du Bureau des sciences du DOE au PNNL.

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