技術與應用

2016全球最熱的20大“碳捕獲”技術專題(三)


減少碳排放早就成了時髦的流行語,政府、公司、機構都喜歡對此高談闊論,而真正要付諸實際行動時卻往往選擇謹小慎微,種種現實問題似乎使這項造福人類的偉大事業總是說的比做的多。轉換一下思路,也還有另外一條途徑可走,而且更為積極主動,這就是“碳捕獲”。715日,恰好是總獎金為2000萬美金的NRG COSIA Carbon XPRIZE的報名截止日期,近期Biofuels Digest也適時的評出了2016最熱的20項“碳捕獲”技術,借此機會“翊·化學”將分五個專題跟大家去認識一下這二十項技術到底牛在哪裏。


什麽是XPRIZE


如果你是一個技術控應該對XPRIZE不會陌生,其中最為大家熟悉XPRIZR項目莫過於“穀歌登月XPRIZE競賽”,其總獎金額達到3000萬美金,號稱有史以來規模最大的國際鼓勵性質的大獎。


以下是XPRIZE的官方介紹:

XPRIZE的使命就是尋找我們這個時代的重大挑戰——這其中包含了多種國危機和全球危機,以及市場失靈和商業機會,更多是在很多人看來遙不可及甚至是不可能完成的任務。為此我們設計和舉辦了相應的大獎賽,希望通過技術突破來造福人類。XPRIZE是一種高水準、高激勵的競賽,它力求突破一切極限,推翻一切不可能,讓世界變得更加美好。它匯聚世間各種奇想,啟迪他人達成相似的目標,以此促進創新,加快積極變化的速度


二十大“碳捕獲”技術之九:Global Bioenergies與奧迪一起開發異辛烷

 

關於Global Bioenergies的故事形形色色,不在少數,其中最為有趣得數與奧迪合作開發異辛烷作為燃料。

現在兩個公司已將合作協議進行了擴展和強化,該協議圍繞使Global Bioenergies的技術實現利用來自CO2或CO非生物質衍生的碳資源和來自像風力或者太陽能這樣的綠色氫氣能源。Global Bioenergies是開發將可能生資源以簡單有效的方式轉化為輕烯烴工藝的先鋒,輕烯烴,是石油化工行業的關鍵單體。其最先進的方案包括生物異丁烯的生產,該物質可應用於多個領域,其中一個允許其轉化為可為汽油發動機使用的高標準的異辛烷(辛烷值100)。


這是一種100%易用型燃料,它可以與所有標號的汽油以任意比例進行混合。並不像乙醇汽油存在這樣你那樣的缺陷,乙醇汽油中乙醇或者異丁醇使複配比例受到限製或者影響每升裏程數。該協議還允許奧迪獲得最高2%Global Bioenergies的股份。

 

二十大“碳捕獲”技術之十:Krajete 古生菌咀嚼二氧化碳製造甲烷燃料


krajete的技術是基於如何生成甲烷。具體地說,古生菌微生物群咀嚼像二氧化碳和氫氣這樣的氣體,吐出甲烷。如同這個團隊觀察到的,將二氧化碳直接而非光合作用方式轉換成甲烷的工藝,可以歸為“第四代生物燃料”的類別。他們解釋到:“我們的方法繞開了光合作用,並具有生物質的獨立性,並且產生了驚人的動力學能量與隨之而來的經濟效益。而產生下遊目標產物的工藝是相當簡單的。


Krajete解釋,在其過程中,電力作為可以用於電解水和產生的氫氣可以作為儲能的一種方式。為了克服使用氫氣的固有困難(運輸、存儲和使用),將氫進一步轉化成甲烷,是一種更加穩妥的方式。

由於操作窗口不同與處理單元的簡化,該生物過程有很高的效率。該技術的核心圍繞電解槽和生物反應器。它屬於由能量到氣體的一種生物轉換。在這兒使用經典的能量

對於上下遊采用如加熱、冷卻元件,回收設備,壓縮機及淨化裝置這些經典的能量轉換裝置在這裏大部分都是多餘的。


二十大“碳捕獲”技術之十一:Lanza Tech氣體發酵過程


位於伊利諾伊州斯科基的Lanza tech,因為開發了一種使用廢氣生產燃料和化學品從而減少碳足跡的工藝而被大家所認識。

Lanza tech已經與全球500強企業及其他公司合作以利用這種技術,合作內容包括每年可生產10萬加侖甲醇的裝置和一些用於製造塑料的化學品。該技術的成熟性已經得到證明,在美國擁有巨大的工業潛力。


Lanza tech開發了一種方法可利用CO和H2係列氣體組成的氣體流生產燃料如乙醇和化學品比如以高選擇性和高得率生產2,3-丁二醇。CO / CO2和H2在使用過程中,LanzaTech的專有微生物可以隻消耗CO,這得益於在微生物內部發生高效率的生物水-氣體轉換反應。

這個過程輔以酶催化化學wood ljungdahl path(WLP)路線以實現co2 和 co的轉換,該路徑下一氧化碳脫氫酶 (COD)催化水-汽的轉換反應。通過一係列的中間體,通過一係列的中間體,CO和CO 2最終被CODH/ ACS複合物以乙酰-CoA的形式固定。

 

“碳捕獲”技術之十二:New CO2 FuelsNCFCO2和水到合成氣體


NCF正在研發一種創新性的具有成本競爭力的且能夠自給自足的利用二氧化碳和可再生能源生產燃料的係統。

其核心技術是一個高溫主導的二氧化碳和水的分解過程產生合成氣體(混合了CO和H2),並從中生產各種合成燃料和化學品。該技術的獨特性在於40%整體流程轉化效率,即使沒有政府激勵機製的幫助,這種技術在終端燃料產品中仍然具有很高的性價比,同時還能回收使用二氧化碳排放。


NCF的解決方案就基於以色列教授Jacob Karni和他Weizmann科學研究所的團隊在實驗室完成了一項技術的研發,並在實驗室得到了驗證。這項技術包含了一個全新的利用超高溫來分解二氧化碳,使其成為一氧化碳和氧氣的方法。同時,相同的方法可以把水分解成氫和氧。一氧化碳或者合成氣能夠被用作氣體燃料(比如說在發電廠),或者被轉化成液體燃料(比如甲醇或者其他合成燃料)。在工藝流程中產生的氧氣可以用於清潔燃料的燃燒,例如使用高級燃燒方法,如在發電廠裏的富氧燃燒。



參考文獻

1.http://www.lanzatech.com/

2.http://www.newco2fuels.co.il/

3.http://www.krajete.com

4.http://www.global-bioenergies.com/

5.biofuels Digest

6.http://carbon.xprize.org/ 



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