नैसर्गिक वायू विद्युत प्रतिष्ठानांमध्ये कार्बन कॅप्चर

तो कार्बन समस्या जो दूर होत नाही

नैसर्गिक वायू यापूर्वीपासूनच सर्वात स्वच्छ जीवाश्म इंधन म्हणून जाहिरात केला जात होता. आणि दहनाच्या आधारे, हे तांत्रिकदृष्ट्या खरे आहे—तो कोळसा किंवा तेलापेक्षा प्रति एकक ऊर्जेसाठी अंदाजे ३०% ते ५०% कमी CO₂ उत्सर्जित करतो. पण 'स्वच्छतर' हे 'स्वच्छ' याच अर्थी नाही. जगभरातील नैसर्गिक वायूची मागणी सातत्याने वाढत आहे आणि LNG व्यापार हा एकूण वायू व्यापाराच्या अंदाजे ५९% भागाचा विश्वासू भाग आहे. , नैसर्गिक वायूच्या प्रक्रियाकरणापासून आणि दहनापासून होणारे संचित CO₂ उत्सर्जन अजूनही मोठे आहे.

आंतरराष्ट्रीय ऊर्जा एजन्सीने गणित स्पष्ट केले आहे: कार्बन कॅप्चरच्या मोठ्या प्रमाणावर वापराशिवाय, नैसर्गिक वायूला दीर्घकाळापर्यंत कमी उत्सर्जन ऊर्जा स्रोत म्हणून विचारात घेता येणार नाही. या एजन्सीने असेही नमूद केले आहे की विद्यमान तंत्रज्ञानाचा वापर करून एलएनजीचे उत्सर्जन ६०% पेक्षा जास्त कमी करता येऊ शकते—जर त्यासाठी गुंतवणूक केली गेली, तर. हे एक मोठे "जर", परंतु ते संधीचे महत्त्व स्पष्ट करते.

विशिष्टपणे नैसर्गिक वायू प्रक्रिया संयंत्रांसाठी, कार्बन कॅप्चरचे आव्हान विद्युत उत्पादन किंवा औद्योगिक स्रोतांपासून वेगळे आहे. सीओ₂ हा इनपुट वायूमध्येच उपस्थित असतो, आणि त्याची एकाग्रता जमिनीखालील साठ्यानुसार विस्तृत प्रमाणात बदलते. त्याचे काढून टाकणे हे वायू उपचाराच्या कार्यक्षेत्रातच आधीपासूनच समाविष्ट आहे—प्रश्न असा आहे की ते वातावरणात सोडण्याऐवजी भूगर्भात साठवण्यासाठी कॅप्चर करायचे की नाही.

जी तंत्रज्ञाने खरोखर वापरली जातात

कार्बन डायऑक्साइड जेरो अॅब्जॉर्प्शनसाठी अॅमिन-आधारित रासायनिक अॅब्जॉर्प्शन ही प्राकृतिक वायू अॅप्लिकेशन्समध्ये प्रमुख तंत्रज्ञान आहे. हे परिपक्व, चांगल्या प्रकारे समजलेले आणि उच्च कॅप्चर दरांसाठी सक्षम आहे. मूलभूत तत्त्व सोपे आहे: एक अॅमिन सॉल्व्हंट अॅब्जॉर्बर कॉलममध्ये वायू प्रवाहासोबत संपर्कात येतो आणि CO₂ शी निवडकपणे प्रतिक्रिया करून एक अल्प रासायनिक बंध तयार करतो. नंतर हा समृद्ध सॉल्व्हंट रिजनरेटरमध्ये प्रवाहित होतो, जिथे उष्णता या बंधाला तोडते आणि एकाग्र CO₂ प्रवाह मुक्त करते.

आव्हान ऊर्जा वापराचे आहे. रिजनरेशन पाऊलासाठी मोठ्या प्रमाणात उष्णता आवश्यक असते, जी सामान्यतः संयंत्राच्या युटिलिटी प्रणालीमधून कमी दाबाचा स्टीम म्हणून पुरवली जाते. ही उष्णता जबाबदारी अॅमिन प्रणालींचा मुख्य ऑपरेटिंग खर्च आहे आणि हे तंत्रज्ञान ऊर्जा दंड लावते, ज्याचे काही ऑपरेटर्स औचित्य सापडवू शकत नाहीत.

स्मार्ट तंत्रज्ञान हे अॅमाइन स्क्रबिंगच्या पर्याय म्हणून किंवा त्याच्या पूरक म्हणून लोकप्रिय होत आहे. बहुपोलिमरिक स्मार्ट तंत्रज्ञानाद्वारे कार्बन डायऑक्साइडला मिथेनपेक्षा निवडकरित्या पार करता येतो, ज्यामुळे कमी ऊर्जा वापरात थोड्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइडचे निर्मूलन करता येते. खोल फायबर स्मार्ट तंत्रज्ञान आणि अॅमाइन द्रावकांच्या संयोजनाने पारंपारिक पद्धतींपेक्षा अंदाजे ३०% कमी चालविण्याचा खर्च आणि जागा ५०% पर्यंत कमी करण्याची क्षमता दाखवली गेली आहे. .

प्रत्येक पद्धतीचे आपले विशिष्ट फायदे आहेत. जेव्हा उच्च प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइडचे निर्मूलन आणि उच्च गुणवत्तेचे उत्पादन आवश्यक असते तेव्हा अॅमाइन पद्धती उत्तम काम करतात. स्मार्ट तंत्रज्ञानाचा वापर मोठ्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइडच्या निर्मूलनासाठी आकर्षक आहे, जेथे मध्यम गुणवत्ता पुरेशी मानली जाते आणि ऊर्जा खर्च हा मुख्य विचार असतो. दोन्ही तंत्रज्ञानांचे संयोजन करणाऱ्या संकरित पद्धतीही उदयास येत आहेत, ज्यामध्ये स्मार्ट तंत्रज्ञानाचा वापर मूलभूत विभाजनासाठी केला जातो आणि अॅमाइनचा वापर अंतिम स्वच्छतेसाठी केला जातो.

गॅस प्लांटमध्ये कार्बन कॅप्चर कोठे योग्य आहे

प्रत्येक नैसर्गिक वायू प्रक्रिया सुविधा कार्बन कॅप्चरसाठी योग्य नसते. याची आर्थिक व्यवहार्यता मुख्यत्वे इनपुट वायूमधील CO₂ च्या प्रमाणावर, सीक्वेस्ट्रेशन किंवा उपयोगाच्या मार्गाच्या उपलब्धतेवर आणि नियमन किंवा प्रोत्साहन वातावरणावर अवलंबून असते.

ज्या जमिनीतून वायू काढला जातो त्या जमिनीत CO₂ चे प्रमाण जास्त असल्यास—कधीकधी १०% ते २०% किंवा त्याहून अधिक—त्या सुविधांसाठी हे करणे सर्वात सोपे असते. CO₂ यापूर्वीच पाइपलाइन तपशिलांसाठी काढला जातो; त्याचे सीक्वेस्ट्रेशन करण्यासाठी अतिरिक्त खर्च लागतो, परंतु कार्बन दर किंवा कर सवलतींद्वारे त्याचे औचित्य सिद्ध करता येऊ शकते. उदाहरणार्थ, अमेरिकेत, ऊर्जा विभागाने नैसर्गिक वायू सुविधांवरील कार्बन कॅप्चर प्रकल्पांसाठी मोठ्या प्रमाणात निधी उघडला आहे, ज्यामध्ये ९०% कॅप्चर दराचे लक्ष्य आहे.

कमी CO₂ सामग्री असलेल्या विद्युत प्रकल्पांसाठी, आर्थिक गणना अधिक आव्हानात्मक असते. कारण CO₂ च्या प्रति टन कॅप्चर करण्याचा अतिरिक्त खर्च जास्त असतो, कारण गॅसचा प्रवाह CO₂ च्या काढलेल्या प्रमाणापेक्षा मोठा असतो. या सुविधांना संख्यात्मक गणना योग्य करण्यासाठी धोरणात्मक समर्थन किंवा कार्बन क्रेडिट उत्पन्नावर अवलंबून राहावे लागू शकते.

कॅप्चर केलेल्या CO₂ चा काय वापर करायचा, हा प्रश्नही आहे. सुधारित तेल पुनर्प्राप्ती ही पारंपरिक वापराची पद्धत आहे, ज्यामध्ये CO₂ ला उत्पादन वाढविण्यासाठी रिकाम्या जमिनीत इंजेक्ट केले जाते. लवणीय जलभरटे (सॅलाइन अॅक्विफर) मध्ये साठवण दुसरा पर्याय आहे, परंतु त्यासाठी साइटचे काळजीपूर्ण वैशिष्ट्यीकरण आणि निरीक्षण आवश्यक असते. CO₂ चे रसायने, इंधने किंवा इमारतींच्या साहित्यामध्ये रूपांतर करण्याच्या वापराच्या पद्धती उदयास येत आहेत, परंतु त्या अद्याप लहान प्रमाणात आहेत.

लक्षात घेण्याजोगा पहिल्यांदाचच असलेला प्रकल्प

दक्षिण-पश्चिम चीनमध्ये ताजा सुरू केलेला एक प्रकल्प शिकवण्यासारखा उदाहरण आहे. ही सुविधा जवळच्या क्षेत्रातून येणाऱ्या सौर वायूचे नैसर्गिक वायू शुद्धीकरण करते. कार्बन कॅप्चर युनिट ही तांत्रिक आणि आर्थिकदृष्ट्या या संयंत्राच्या टेल गॅसमधून CO₂ कॅप्चर करण्याची शक्यता सिद्ध करण्यासाठी एक प्रदर्शन प्रकल्प म्हणून जोडली गेली. .

हा प्रकल्प कमी दाबाच्या, मध्यम सांद्रतेच्या CO₂ प्रवाहासाठी ऑप्टिमाइज केलेल्या वैयक्तिक अॅमाइन सूत्रासह रासायनिक शोषण प्रक्रिया वापरतो, जो संयंत्राच्या टेल गॅसच्या वैशिष्ट्यांशी जुळतो. डिझाइनमध्ये अॅब्सॉर्बरच्या वरच्या भागात अॅमाइनच्या कॅरीओव्हरला कमी करण्यासाठी वॉटर वॉश सेक्शन समाविष्ट करण्यात आला आहे, जो एंट्रेन्ड सॉल्व्हंटच्या पुनर्प्राप्तीसाठी मायक्रो-सायक्लोन विभाजन टप्प्यासह जोडला गेला आहे. .

कॅप्चर केलेला CO₂ दाबित करून पुन्हा त्याच्या वायू क्षेत्रात इंजेक्ट केला जातो, ज्यामुळे वायूची पुनर्प्राप्ती वाढते. हे एक बंद-लूप प्रणाली तयार करते, जिथे CO₂ वातावरणातून दूर ठेवला जातो आणि त्याचा उपयोग उत्पादक पद्धतीने केला जातो. वार्षिक कॅप्चर क्षमता सुमारे २६,५०० टन आहे, आणि सुधारित पुनर्प्राप्तीचा परिणाम म्हणून उत्पादनात सुमारे १०% वाढ होत असल्याचे नोंदवले गेले आहे.

हा प्रकल्प मोठ्या प्रमाणामुळे महत्त्वाचा नाही—इतरत्र मोठ्या कार्बन कॅप्चर सुविधा आहेत—परंतु तो नैसर्गिक वायू प्रक्रिया संदर्भात कॅप्चर आणि सुधारित वायू पुनर्प्राप्ती यांच्या एकत्रित करण्याचे उदाहरण देतो. तांत्रिक पद्धत, द्रावक निवड आणि इंजेक्शन रणनीती या सर्वांचा विकास हा विशिष्ट उपयोगासाठी करावा लागला, आणि मिळालेले शिक्षण या नंतरच्या प्रकल्पांमध्ये वापरले जात आहे.

खरे खर्च आणि व्यापार-ऑफ

कार्बन कॅप्चरची निष्पक्ष चर्चा करताना खर्च आणि ट्रेड-ऑफ्सचे मान्यता देणे आवश्यक आहे. एनर्जी पेनल्टी ही वास्तविक आहे. अॅमाइन पुनर्जननासाठी वापरला जाणारा स्टीम इतरथा वीज निर्मिती किंवा इतर प्रक्रिया गरजा पूर्ण करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. हा पॅरासिटिक लोड सुविधेच्या नेट आउटपुटमध्ये कमतरता निर्माण करतो किंवा तिचा इंधन वापर वाढवतो.

वरील कोष्टकात मुख्य ट्रेड-ऑफ्सचे सारांश दिला आहे. अॅमाइन प्रणाली सर्वात उच्च कॅप्चर दर प्रदान करतात, परंतु सर्वात जास्त एनर्जी खर्चासह. मेम्ब्रेन प्रणाली अधिक कार्यक्षम आहेत, परंतु सामान्यतः बहु-स्टेज कॉन्फिगरेशनशिवाय समान कॅप्चर दर साधू शकत नाहीत. हायब्रिड पद्धती दोन्हींचे चांगले गुण घेण्याचा प्रयत्न करतात, परंतु त्या व्यावसायिक पातळीवर कमी प्रमाणित आहेत.

तसेच तांत्रिक विचारांचा देखील विचार करावा लागतो. अॅमाइनचे कालानुरूप अपघटन होत असल्याने द्रावकाचे पुनर्प्राप्तीकरण आणि त्याची नवीन भरती करणे आवश्यक असते. स्मृतिपटलावरील दूषण आणि वयोवृद्धीमुळे कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो आणि त्याची कालांतराने नवीन भरती करणे आवश्यक असते. CO₂ प्रवाहाची वाहतूक आणि संग्रहणासाठी आवश्यक असलेली शुद्धता राखली पाहिजे—पाणी, ऑक्सिजन आणि सल्फर युक्त संयुगे यांसारख्या दूषकांमुळे संक्षारण होऊ शकते किंवा इंजेक्शन क्षमतेवर परिणाम होऊ शकतो.

आर्थिक विचार बाह्य घटकांवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतात. कार्बन दर, कर सवलती आणि नियामक आदेश यांमुळे एक अतिरिक्त प्रकल्पही व्यवहार्य बनू शकतो. अशा समर्थनाशिवाय, केवळ सर्वाधिक CO₂ उत्सर्जन करणाऱ्या सुविधा किंवा अनुकूल EOR व्यवस्था असलेल्या सुविधांना या गुंतवणुकीचे औचित्य सिद्ध करता येते.

धोरणात्मक वातावरण आणि त्याचा अर्थ

नीतिशास्त्राचे वातावरण बदलत आहे. आंतरराष्ट्रीय ऊर्जा एजन्सी (IEA) ने वायू मूल्य साखळीचे डीकार्बोनाइझेशन करण्यासाठी CCUS ला एक महत्त्वाची तंत्रज्ञान म्हणून ओळखले आहे. सरकारी अर्थसाहाय्य कार्यक्रम विविध प्रशासनांमध्ये उदयास येत आहेत. अमेरिकेच्या ऊर्जा विभागाने (U.S. DOE) कार्बन कॅप्चरच्या प्रदर्शन आणि वापरासाठी अब्जवार रक्कम उपलब्ध करून दिली आहे. युरोप, आशिया आणि मध्य पूर्व या प्रदेशांमध्येही सारखी पहिली पाऊले उचलली गेली आहेत.

परंतु नीतिशास्त्राचे समर्थन निश्चित नाही. अर्थसाहाय्य काढून घेता येऊ शकते, कर सवलतींची मुदत संपू शकते आणि नियमनातील आवश्यकता बदलू शकतात. प्रकल्प विकासकांनी फक्त तांत्रिक आणि आर्थिक शक्यता नव्हे तर नीतिशास्त्राचा धोका देखील मूल्यमापन करावा. काही प्रकल्प "कॅप्चर-रेडी" डिझाइनसह पुढे जात आहेत, ज्यामुळे भविष्यात कॅप्चर उपकरणांची स्थापना करता येईल; यामुळे भांडवली गुंतवणूक तोपर्यंत स्थगित ठेवली जाते जोपर्यंत नीतिशास्त्र आणि आर्थिक परिस्थिती स्पष्ट होत नाही.

तंत्रज्ञान स्वतःच विकसित होत आहे. नवीन द्रावक मिश्रणे कमी पुनर्जनन ऊर्जा देण्याची आशा व्यक्त करतात. उन्नत स्मृति-पटल साहित्य उच्च निवडकता आणि टिकाऊपणा प्रदान करते. प्रक्रिया एकत्रीकरण रणनीती—उदाहरणार्थ, पुनर्जननासाठी उष्णतेचा वापर करणे, विशिष्ट वायू संरचनेसाठी कॅप्चर ट्रेनचे अनुकूलन करणे—यामुळे सामान्य कार्यक्षमता सुधारली जाऊ शकते.

नैसर्गिक वायू संयंत्र चालविणाऱ्या व्यक्तींसाठी कार्बन कॅप्चर जोडण्याचा निर्णय सोपा नाही. यासाठी इनपुट वायूच्या संरचनेचे, उपलब्ध सुविधांचे, सीक्वेस्ट्रेशन पर्यायांचे, धोरणात्मक समर्थनाचे आणि बाजार परिस्थितीचे काळजीपूर्ण मूल्यमापन करणे आवश्यक आहे. यशस्वी प्रकल्प हे ते असतात जे तंत्रज्ञान विशिष्ट स्थानाच्या परिस्थितीशी जुळवून घेतात आणि व्यावसायिकरणाचा स्पष्ट मार्ग ठरवितात.

ग्रीनफिर हे वायू उपचार आणि विभाजन उपकरणे पुरवितो जी कार्बन कॅप्चर एकत्रीकरणाला समर्थन देण्यासाठी रूपांतरित करता येतील, ज्याच्या निर्मिती क्षमता ASME आणि CE प्रमाणपत्रित आहेत साधनसामग्रीची पुरवठा साखळी अस्तित्वात आहे; अभियांत्रिकी तज्ञता उपलब्ध आहे. मर्यादित घटक सामान्यतः प्रकल्प-स्तरीय अर्थव्यवस्था आणि धोरणात्मक वातावरण असते, तंत्रज्ञानाच्या जागी नाही.