Ученые нашли способ сократить выбросы углекислого газа на 45%

Разработка открывает новые возможности для снижения экологической нагрузки энергетической отрасли в России. Статья доступна по ссылке. Работа выполнена в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Газотурбинные электростанции ГТЭС-25П мощностью 25 МВт/час широко используются в российской промышленности для выработки электроэнергии. Рабочим телом такой установки является атмосферный воздух. При работе он поступает в камеру сгорания, где смешивается с природным или отбензиненным газом. Продукты горения проходят через турбину высокого давления и свободную силовую турбину, которая приводит в работу генератор, а после выбрасываются через выхлопную трубу в атмосферу.

Подсчеты ученых ПНИПУ показали, что одна такая станция приводит к выбросам углекислого газа в 1309 тысяч тонн в год, а суммарные выбросы электростанций такого типа в стране составляют 396 650 тысяч тонн. Такие объемы усиливают парниковый эффект и как следствие повышают скорость глобального потепления. Это вызывает изменения климатических условий в мире, режима осадков, среднего уровня океанов, а также негативно сказывается на множестве живых организмов и здоровье человека.

– Поспособствовать снижению углеродного следа можно несколькими способами: работать с качеством поступающего сырья, например, использовать низкоуглеродное, углеродно-нейтральное или водородсодержащее топливо; разрабатывать малоэмиссионные камеры сгорания, которые обеспечивают низкое содержание вредных веществ в выхлопных газах; и работать над технологиями улавливания из дымовых газов и практическим применением СО₂, в чем наше исследование оказалось полезным, – поделился Никита Кифель, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.

Отработанный СО₂ может использоваться для закачки в нефтяной пласт для увеличения добычи нефти, а также в качестве сырья для получения различных химических соединений. Одно из перспективных направлений – синтез диметилового эфира.

Это простейший эфир, который обладает особыми свойствами, делающими его полезным в разных отраслях. Например, в России он известен своим использованием в качестве хладагента, который в холодильных установках, кондиционерах и других системах поглощает тепло и передает его внешней среде. В странах Азии диметиловый эфир выступает как экологичная альтернатива дизельному топливу. Также продукт применяется в качестве сырья для получения других химических веществ, необходимых в производстве пластмасс и лекарств.

Ученые Пермского Политеха разработали технологическую схему получения диметилового эфира из отходящего углекислого газа и рассчитали, насколько новый подход снизит углеродный след на газотурбинных электростанциях.

Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала происходит улавливание СО₂ из дымовых газов, для этого широко используется специальный раствор на основе аминов – абсорбентов, способных поглощать газ. Далее следует его превращение в синтез газ (смесь водорода и оксида углерода) – основу для производства множества химических продуктов. Уже из него получают метанол, а затем диметиловый эфир.

– Последние шаги технологии уже давно освоены в промышленности, тогда как получение синтез-газа из отходящего СО₂ до сих пор представляет сложность. Это можно реализовать двумя методами: с использованием метана или водорода. Однако процесс требует нагрева смеси до высоких температур (примерно 700 градусов), для чего нужно большое количество топлива. Это в свою очередь приводит к новым выбросам углекислого газа, что необходимо учитывать при оценке эффективности подхода, – объясняет Юлия Мозжегорова, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Результаты исследований показали, что предлагаемая технология в целом позволяет снизить выбросы СО₂ на 45% для одной электростанции, и при этом производить до 1,2 миллиона тонн диметилового эфира в год. С учетом, что получение синтез-газа будет проводиться путем углекислотной конверсии метана.

Подход ученых Пермского Политеха прежде всего полезен промышленным предприятиям, использующие газотурбинные электростанции. Это возможность не только снизить колоссальные выбросы углекислого газа в атмосферу, но еще и получить дополнительный полезный продукт, который в настоящее время становится все более востребованным на современном рынке углеводородов.

ПНИПУ

1427 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram