Przyjazne dla środowiska spalanie w pętli chemicznej
Spalanie paliw kopalnych dla zaspokojenia potrzeb człowieka skutkuje produkcją dwutlenku węgla — czynnika w dużym stopniu przyczyniającego się do globalnej zmiany klimatu. Technologie wychwytywania dwutlenku węgla po spalaniu stanowią ważny krok w przejściu na odnawialne źródła energii. Kotły do spalania w pętli chemicznej stanowią bardzo obiecujące rozwiązanie tego problemu, ze względu na niskie wymagania energetyczne. Dzięki tej technologii węglowodory są utleniane w systemie bioreaktora ze złożem fluidalnym. Dzięki dofinansowaniu ze środków UE zespół projektu "Innovative oxygen carriers uplifting chemical-looping combustion" (INNOCUOUS) miał możliwość udoskonalić tę koncepcję na skalę laboratoryjną, z myślą o jej przyszłym uprzemysłowieniu. Oryginalna koncepcja spalania w pętli chemicznej opiera się na kosztownych i niebezpiecznych niklowych nośnikach tlenu. Zespół INNOCUOUS starał się osiągnąć zadowalające rezultaty na skalę przemysłową przy użyciu nowoczesnych przyjaznych dla środowiska cząstek przenoszących tlen. W ten sposób prace obejmowały zarówno wybór nowych nośników tlenu, jak i ulepszenia techniczne w projekcie bioreaktora ze złożem fluidalnym. Naukowcy zbadali zarówno materiały pozbawione niklu, jak i tlenki mieszane z minimalną zawartością tego pierwiastka. Spośród 160 próbek zespół wytypował kilku obiecujących kandydatów, spełniających jednocześnie dwa warunki: niski koszt i niska szkodliwość dla środowiska. Związki te z powodzeniem wykorzystano w 10-kilowatowych i 120-kilowatowych reaktorach o 100% konwersji paliwa (w przeciwieństwie do 98-99% w przypadku materiałów na bazie tlenku niklu) oraz separacji dwutlenku węgla. Prace naukowe doprowadziły do dziewięciu publikacji, a kilka kolejnych jest nadal w trakcie opracowywania. Choć koszt kotła spalania w pętli chemicznej jest wyższy od powszechnie stosowanego kotła opalanego gazem, to jego cena nie jest zaporowa. Ponadto, pozostaje wiele miejsca na optymalizację, która zapewni, że korzyści przewyższą koszty. Partnerzy projektu INNOCUOUS z powodzeniem zastąpili niklowe nośniki tlenu w kotle spalania w pętli chemicznej ekologicznymi alternatywami i jednocześnie uzyskali pełną konwersję paliwa, przybliżając tę technologię do wdrożenia na szerszą skalę.
Słowa kluczowe
Spalanie w pętli chemicznej, wychwyt dwutlenku węgla, nikiel, nośniki tlenu
