Адаптация доменных печей может снизить выбросы углекислого газа на 90 процентов
© pixabay.com
В Бирмингемском университете разработали способ радикально изменить экологическую ситуацию
Исследователи из Бирмингемского университета разработали новую адаптацию для существующих печей из железа и стали, которые могут уменьшить выбросы углекислого газа в сталеплавильные промышленности почти на 90%.
Это радикальное сокращение достигается с помощью системы переработки углерода «замкнутого цикла», которая может заменить 90% кокса, обычно используемого в текущих доменно-кислородно-кислородных системах, и производить кислород как бипродукт, сообщает pesmedia.com.
Разработанная профессором Юлонгом Дином и доктором Гарриет Килдал из Школы химической инженерии Бирмингемского университета система подробно описана в статье, опубликованной в Journal of Cleaner Production, которая показывает, что если ее внедрить только в Великобритании, она может обеспечить экономию затрат в размере 1.28 миллиарда за пять лет, одновременно сокращая общие выбросы Великобритании на 2.9%.
Профессор Дин сказал: «Текущие предложения по декарбонизации сталелитейного сектора возлагаются на постепенный отказ от существующих установок и внедрение электрических дуговых печей, работающих на возобновляемой электроэнергии. Однако строительство завода по производству электрических дуговых печей может стоить более 1 миллиарда фунтов стерлингов, что делает этот переход экономически неосуществимым в оставшееся время для выполнения Парижского климатического соглашения.
«Система, которую мы предлагаем, может быть модернизирована под существующие заводы, что снижает риск блокированных активов, и как уменьшение СО2, так и экономия средств, видны сразу».
Новая система переработки фиксирует СО2 из верхнего газа и понижает его до CO с помощью кристаллической минеральной решетки, известной как «первоскотный» материал. Материал был выбран, поскольку реакции происходят в диапазоне температур (700-800°C), которые могут питаться возобновляемыми источниками энергии и/или генерироваться с помощью теплообменников, подключенных к доменным печам.
Большинство мировой стали производится с помощью доменных печей, производящих железо из железной руды и кислородно-конвертерных печей, превращающих это железо в сталь.
Процесс по своей сути является углеродсодержащим, с использованием металлургического кокса, полученного путем разрушительной перегонки угля в коксовой печи, вступающего в реакцию с кислородом при взрыве горячего воздуха с получением угарного газа. Это поступает в реакцию с железной рудой в печи для получения CO2. Верхний газ из печи содержит в основном азот, СО и СО2, который сжигается для повышения температуры дутья воздуха до 1,200 до 1,350 °C в горячей плите перед продуванием в печь, из CO2 и N2 (также содержащих NOx), выбрасываемого в окружающую среду.
При высокой концентрации СО2, перовскит расщепляет СО2 в всасываемый в решетку кислород и СО, который подается обратно в доменную печь. Перовскит может быть регенерирован к первоначальному виду в химической реакции, проходящей в среде с низким содержанием кислорода. Полученный кислород может использоваться в кислородно-конвертерной печи для производства стали.
Новая система может быть модернизирована под существующие печи с добавлением массива дополнительных газовых сепараторов и теплообменников, необходимых для поддержания перовскотного разветвителя.
Выплавка чугуна и стали является самым большим излучателем СО2 всех фундаментальных промышленных секторов, на которые приходится 9% мировых выбросов. По данным Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), оно должно добиться сокращения выбросов на 90% к 2050 году, чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5°C.
Университет Бирмингема Enterprise подал заявку на патент, охватывающий систему и ее использование в производстве металла, и ищет долгосрочных партнеров для участия в пилотных исследованиях, доставки этой технологии в существующую инфраструктуру или сотрудничество над дальнейшими исследованиями для развития системы.
