global warming

Global Oppvarming

Xuezhong He

1 इन Inledning

I 2010 forutså Energy Information Administration (EIA) en 49 prosent økning av energibehovet fra 2007 til 2035 som følge av at flere og flere land blir industrialisert [1]. Verdens energirelaterte karbondioksid (CO₂) utslipp vil øke fra 29.7 milliarder tonn i 2007 til 42.4 milliarder tonn i 2035. Mange mennesker tror at global oppvarming blir forårsaket ved utslipp av klimagasser som CO₂ og metan (CH₄). Den globale oppvarmingen kan sannsynligvis / trolig resultere i mange negative hendelser som stigende havnivå, endringer i økosystemer, tap av biologisk mangfold og så videre. Derfor må man kjempe mot global oppvarming ved reduksjon av CO₂-utslipp i atmosfæren som blir produsert på en rekke måter, spesielt i fossile kraftverk (omkring 40 prosent av de totale CO₂-utslipp). En ren og lav karbonteknologi kan brukes for å redusere CO₂-utslipp som blir vist i figur 1 [2]. Tre forskjellige metoder kan brukes, nemlig reduksjon av bruk av fossile energikilder, bruk av fornybare energiformer og CO₂ -fangst og lagring (CCS). De to første alternativene krever effektiv bruk av energi og bytte til bruk av ikke-fossile energikilder som hydrogen og biogass, mens det tredje alternativet krever utvikling av nye effektive teknologier for CCS.

De siste årene har mange regjeringer og selskaper i forskjellige land som Kina, USA, Norge, Australia og de andre EU-landene lagt mye midler på CCS og prøver å redusere CO₂-utslipp. Jeg synes at det er veldig viktig å sette inn noen innsatser på CCS for å redusere global oppvarming, derfor valgte jeg å ta PhD-programmet mitt med CO₂ fangst fra røykgass i kraftverk.

2 म Metoder for å redusere global oppvarming

2.1. Redusere energiforbruket

FNs anbefaling er klar: Verden må kutte sitt forbruk av fossile brennstoffer, som kull, gass og olje, med minst 60 prosent innen 2050 [3], men det er ikke så lett fordi de fossile energikildene står for nesten 90 prosent av energiforbruket i dag, og behovet for energi øker så raskt. Derfor må man fortsette å bruke fossil energi og søke etter fornybare energiformer på samme tid.

Figur 1 En teknisk rute for å redusere den globale oppvarmingen [2] (oversatt fra engelsk til norsk)

2.2. Utvikling fornybare energiformer

Den andre metoden som kan brukes til å redusere CO₂-utslipp, er utvikling av fornybare energiformer som solenergi, vannkraft, vindkraft og bioenergi. For eksempel i Tyskland har man begynt å produsere elektrisitet fra solenergien. Dessuten bygde Holland, Danmark og Norge mange vindkraftverk for å produsere vindkraft både i innlandet og offshore. Disse fornybare energiformene kan imidlertid bidra til en svært liten mengde av det totalet energiforbruket på kort sikt, derfor må man finne andre løsninger for å redusere CO₂-utslipp.

2.3. CO₂ fangst og lagring

Man kan fortsette å bruke fossil brensel, men uten å forårsake betydelige CO₂-utslipp hvis man kan bruke CCS-teknologi, derfor kan CCS trolig være den siste/endelige måten å redusere

CO₂-utslipp som kreves av Kyoto-protokollen. En prinsippskisse for CCS er vist i Figur 2 [4]।

Fig. 2 Skjematisk diagram av mulige CCS systemer, Bilde gjengitt med tillatelse IPCC [4]

Det er flere ulike teknikker som kan brukes til CO₂-fangst, som kjemisk absorpsjon, fysisk adsorpsjon og membranteknologi som blir illustrert i figur 1, men valget av en egnet metode vil i hovedsak være avhengig av prosesstilstand.

Her i Norge planlegger Statoil og Staten å bygge et fullskala CO₂-fangstanlegg med kjemisk absorpsjonsteknikk på Mongstad. Et pilotskalaprosjekt skal være ferdig i 2012, og regjeringen vil presentere et forslag til investeringsbeslutning for fullskala CCS på Mongstad for Stortinget i 2014.

NTNU har mange forskningsaktiviteter med CO₂ fangst fra røykgass med ulike teknologi. Prosjektet mitt er en deler av EUs sjette rammeprogram: NanoGloWa (Nano-strukturerte membraner mot global oppvarming), som hovedsakelig er fokusert på utvikling av høyytelsesmembraner for separasjon av CO₂ fra røykgass. Membraner er en alternativ og konkurransedyktig teknologi for gassseparasjonprosesser som luftseparasjon, CO₂ separasjon fra røykgass, biogassoppgradering, og hydrogenproduksjon i løpet av de siste to tiårene. Det vil bli stadig mer interessant / attraktivt på grunn av energieffektivitet og lave økonomiske kostnader. I prosjektet mitt forberedt jeg hule fiber karbon molekylær sil membraner med høy CO₂-permeabilitet og god selektivitet for CO₂ over andre gassarter som N₂ og O₂. Prosessdiagram for CO₂ fangst fra røkegass med karbon membran etter forbrenning i kraftverk blir vist i figur 3 [5].

Fig. 3 Prosessen diagram for CO₂ fangst fra røkegass [5]

Den fangede CO₂ vil bli komprimert ytterligere til 110 bar og transportert i rørledning til lagringsstedet, for eksempel oljebrønnen som blir illustrert i figur 3.

3 क Konklusjon

for å konkludere synes jeg at det er veldig viktig å redusere utslipp av klimagasser, spesielt CO₂ for å motarbeide global oppvarming, og CCS kan være en lovende teknikk for reduksjon av CO₂-utslipp

Støtteinformasjon

I kjemi er absorpsjon en prosess der molekyler går inn i en bulkfase omkring dem. Det må ikke forveksles med adsorpsjon der molekylene danner en hinne på overflaten av et annet stoff (fast eller flytende), i absorpsjon går de inn i volumet. (http://no.wikipedia.org/wiki/Absorpsjon). En skjematisk diagram av adsorpsjon og membranseparasjonsprosess blir illustrert i figur 4.

(a) (b)

Fig. 4 Skjematisk diagram av adsorpsjon (a) [6] og membran separasjon teknikk (b) [7]

kilder

[1] International Energy Outlook 2010 - Highlights. [cited 2010 September 28]; Available from: http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/highlights.html

[2] He X, Hägg M-B. Carbon membranes in energy applications. 5th KIFEE Symposium on. Environment, Energy, Materials and Education. Kyoto 2011.

[3] Ellingsen E, Donald KM. Her på berget: Livonia Print SIA, Latvia 2010.

[4] Strano MS, Foley HC. Synthesis and characterization of catalytic nanoporous carbon membranes. AlChE J. 2001;47(1):66-78.

[5] He X, Lie JA, Sheridan E, Hägg M-B. CO₂ capture by hollow fibre carbon membranes: Experiments and process simulations. Energy Procedia. 2009;1(1):261-8.

[6] Henning K-D, Degel J. PURIFICATION OF AIR, WATER AND OFF GAS · SOLVENT RECOVERY Activated Carbon for Solvent Recovery. European Rotogravure Association Engineers Group. Mulhouse, France 1990.

[7] membrane technology. [cited 2011 March 25]; Available from: http://www.co2crc.com.au/research/demo_precomb_membrane.html