Công Nghệ Capturing và Lưu Trữ Carbon Dioxide: Xu Hướng và Đổi Mới

• Tác giả: M. Mercedes Maroto-Valer
• Trường học: University of Nottingham
• Chuyên ngành: Environmental Science
• Đề tài: Công Nghệ Capturing và Lưu Trữ Carbon Dioxide: Xu Hướng và Đổi Mới
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Cambridge

• Contributor contact details
• Woodhead Publishing Series in Energy
• Foreword by Lord Oxburgh
• 1. Overview of carbon dioxide (CO2) capture and storage technology
• 1.2. Greenhouse gas emissions and global climate change
• 1.3. Carbon management and stabilisation routes
• 1.4. Development and innovation in carbon dioxide (CO2) capture and transport technology
• 1.5. Development and innovation in carbon dioxide (CO2) storage and utilisation technology
• 1.7. Sources of further information and advice
• 1.9. References
• 2. Techno-economic analysis and modeling of carbon dioxide (CO2) capture and storage (CCS) technologies
• 2.2. Carbon dioxide (CO2) capture
• 2.3. Carbon dioxide (CO2) transport
• 2.4. Carbon dioxide (CO2) injection
• 2.5. Carbon dioxide (CO2) capture and storage (CCS) system modeling
• 2.7. References
• 3. Regulatory and social analysis for the legitimation and market formation of carbon dioxide (CO2) capture and storage technologies
• 3.2. Technological maturity and the carbon dioxide (CO2) capture and storage (CCS) innovation system
• 3.3. Legitimation: results and gaps in social scientific research regarding public perception and participation
• 3.4. Market formation and direction of search: an enabling regulatory framework for carbon dioxide (CO2) capture and storage (CCS) in the EU
• 3.5. Implementation outlook for carbon dioxide (CO2) capture and storage (CCS) technologies
• 3.6. Sources of further information and advice
• 3.7. References
• 4. Energy supply planning for the introduction of carbon dioxide (CO2) capture technologies
• 4.1. The emerging energy challenge and a case from Ontario, Canada
• 4.2. Overview of supply technologies and carbon capture and storage
• 4.4. Energy conservation strategy
• 4.6. Illustrative case study
• 4.8. References
• 5. Advanced absorption processes and technology for carbon dioxide (CO2) capture in power plants
• 5.3. Description of the technology
• 5.4. Advancements in the technologies
• 5.5. Advantages and disadvantages
• 5.6. Applications and future trends
• 5.8. References
• 6. Advanced adsorption processes and technology for carbon dioxide (CO2) capture in power plants
• 6.2. Mesoporous and microporous adsorbents
• 6.5. Sources of further information and advice
• 6.7. References
• 7. Advanced membrane separation processes and technology for carbon dioxide (CO2) capture in power plants
• 7.2. Cryogenic carbon dioxide (CO2) capture
• 7.3. Performance of membrane systems
• 7.4. Carbon dioxide (CO2) membrane materials and design
• 7.6. Comparing membrane modules
• 7.7. Design for power plant integration
• 7.9. Future trends and conclusions
• 7.10. Sources of further information and advice
• 7.11. References
• 8. Gasification processes and synthesis gas treatment technologies for carbon dioxide (CO2) capture
• 8.4. Building blocks for complete systems
• 8.5. Power plant as an example for a complete system
• 8.6. Advantages and limitations
• 8.8. Sources of further information and advice
• 8.9. References
• 9. Oxyfuel combustion systems and technology for carbon dioxide (CO2) capture in power plants
• 9.2. Basic principles of oxyfuel combustion
• 9.3. Technologies and potential applications
• 9.4. Advantages and limitations
• 9.6. References
• 10. Advanced oxygen production systems for power plants with integrated carbon dioxide (CO2) capture
• 10.2. Technologies for air separation
• 10.3. Oxygen selective membrane technology for oxyfuel power plants
• 10.4. Power generation systems integrated with oxygen selective membrane (OSM) units
• 10.5. Advantages and limitations
• 10.7. Sources of further information and advice
• 10.9. References
• 11. Chemical-looping combustion systems and technology for carbon dioxide (CO2) capture in power plants
• 11.3. Technologies and potential applications
• 11.4. Advantages and limitations of chemical-looping combustion (CLC) for natural gas and syngas
• 11.5. Hydrogen manufacture using chemical-looping combustion (CLC)
• 11.6. The use of chemical-looping combustion (CLC) technology with solid fuels
• 11.7. The CaS–CaSO4 system
• 11.9. Sources of further information and advice
• 11.10. References
• 12. Gas purification, compression and liquefaction processes and technology for carbon dioxide (CO2) transport
• 12.2. Selection of transport pressures
• 12.3. Carbon dioxide (CO2) quality recommendations for transport in pipelines and by ship
• 12.4. Overview and basic building blocks in carbon dioxide (CO2) transport processes
• 12.6. The interface between capture and transport
• 12.7. Ship to pipeline and pipeline to ship processes
• 12.9. Future trends and future work
• 12.12. References
• 13. Infrastructure and pipeline technology for carbon dioxide (CO2) transport
• 13.2. Carbon dioxide (CO2) phase properties
• 13.3. Transport of carbon dioxide (CO2) by pipeline
• 13.4. Transport of carbon dioxide (CO2) by ship
• 13.6. Large-scale transport infrastructure
• 13.8. Future trends and future work
• 13.10. Sources of further information and advice
• 13.12. References
• 14. Carbon dioxide (CO2) injection processes and technology
• 14.2. Underground fluid injection
• 14.3. Analogues for carbon dioxide (CO2) storage and best practices from other sectors
• 14.4. Injection well technologies
• 14.5. Controlling parameters for carbon dioxide (CO2) injectivity
• 14.6. Carbon dioxide (CO2) injection in different storage formations
• 14.7. Carbon dioxide (CO2) injection field operations
• 14.8. Injection of carbon dioxide (CO2) and well integrity
• 14.9. Technologies for monitoring injection well integrity
• 14.11. Sources of further information and advice
• 14.13. References
• 15. Carbon dioxide (CO2) capture and storage technology in the cement and concrete industry
• 15.1. Introduction
• 15.3. Capture of carbon dioxide (CO2) from cement plants
• 15.4. Accelerated carbon dioxide (CO2) curing of concrete
• 15.7. Sources of further information and advice
• 15.8. References
• 16. Carbon dioxide (CO2) capture and storage technology in the iron and steel industry
• 16.2. Carbon dioxide (CO2) emissions of the steel sector
• 16.3. Strategies to control carbon dioxide (CO2) emissions from the steel sector
• 16.4. Carbon capture and storage (CCS) for the steel sector
• 16.5. Carbon dioxide (CO2) capture technologies for the steel sector
• 16.6. Carbon dioxide (CO2) storage for the steel sector
• 16.7. Perspectives on carbon capture and storage (CCS) and carbon dioxide (CO2) abatement in the steel sector
• 16.10. Sources of further information and advice
• 16.11. References
• Index

I. Tổng quan về công nghệ Capturing và Lưu trữ Carbon Dioxide

Công nghệ carbon capture và lưu trữ carbon dioxide (CCS) đang trở thành một trong những giải pháp quan trọng để giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Công nghệ này không chỉ giúp giảm lượng CO2 thải ra môi trường mà còn góp phần vào việc đạt được các mục tiêu về biến đổi khí hậu. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ CCS có thể giảm đáng kể lượng CO2 trong khí quyển, từ đó cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của công nghệ CCS

Công nghệ CCS bao gồm ba bước chính: thu giữ CO2 từ nguồn phát thải, vận chuyển CO2 đến địa điểm lưu trữ và lưu trữ CO2 trong các cấu trúc địa chất. Việc thu giữ CO2 có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau như hấp thụ, hấp phụ và màng lọc.

1.2. Lịch sử phát triển công nghệ CCS

Công nghệ CCS đã được nghiên cứu và phát triển từ những năm 1970. Ban đầu, nó được áp dụng trong ngành công nghiệp dầu khí để tăng cường thu hồi dầu. Gần đây, công nghệ này đã được mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả sản xuất điện và công nghiệp nặng.

II. Thách thức trong việc triển khai công nghệ Capturing và Lưu trữ Carbon Dioxide

Mặc dù công nghệ CCS có tiềm năng lớn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc triển khai. Các vấn đề như chi phí cao, thiếu cơ sở hạ tầng và sự chấp nhận của cộng đồng là những rào cản lớn. Theo một nghiên cứu của Woodhead Publishing, chi phí cho việc xây dựng và vận hành các nhà máy CCS có thể lên đến hàng triệu đô la, điều này làm giảm tính khả thi của công nghệ này.

2.1. Chi phí và đầu tư cho công nghệ CCS

Chi phí đầu tư cho công nghệ CCS thường rất cao, bao gồm chi phí xây dựng, vận hành và bảo trì. Điều này đòi hỏi sự hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức tài chính để thúc đẩy việc áp dụng công nghệ này.

2.2. Sự chấp nhận của cộng đồng và chính sách

Sự chấp nhận của cộng đồng đối với công nghệ CCS là rất quan trọng. Nhiều người vẫn còn lo ngại về an toàn và tác động môi trường của việc lưu trữ CO2. Chính sách hỗ trợ từ chính phủ có thể giúp tăng cường sự chấp nhận này.

III. Các phương pháp chính trong công nghệ Capturing và Lưu trữ Carbon Dioxide

Có nhiều phương pháp khác nhau để thu giữ và lưu trữ CO2. Các phương pháp này bao gồm hấp thụ, hấp phụ, và công nghệ màng. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng dự án.

3.1. Phương pháp hấp thụ trong công nghệ CCS

Phương pháp hấp thụ sử dụng dung dịch hóa học để thu giữ CO2 từ khí thải. Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay, nhưng chi phí và hiệu suất có thể thay đổi tùy thuộc vào loại dung dịch sử dụng.

3.2. Phương pháp hấp phụ và ứng dụng của nó

Phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu rắn để thu giữ CO2. Vật liệu này có thể tái sử dụng, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả. Nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu hấp phụ mới với hiệu suất cao hơn.

3.3. Công nghệ màng trong thu giữ CO2

Công nghệ màng sử dụng các màng lọc đặc biệt để tách CO2 ra khỏi khí thải. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu suất cao và có thể hoạt động liên tục, nhưng vẫn cần nghiên cứu thêm để cải thiện tính kinh tế.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ Capturing và Lưu trữ Carbon Dioxide

Công nghệ CCS đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất điện đến công nghiệp nặng. Các nhà máy điện sử dụng công nghệ oxy-fuel combustion có thể thu giữ CO2 hiệu quả hơn, từ đó giảm thiểu phát thải. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ này có thể giúp giảm đáng kể lượng CO2 thải ra môi trường.

4.1. Ứng dụng trong ngành điện

Nhiều nhà máy điện hiện nay đã áp dụng công nghệ CCS để giảm thiểu phát thải CO2. Công nghệ oxy-fuel combustion cho phép thu giữ CO2 với hiệu suất cao, đồng thời giảm thiểu các khí thải độc hại khác.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng

Ngành công nghiệp nặng như sản xuất thép và xi măng cũng đang áp dụng công nghệ CCS để giảm thiểu phát thải. Việc thu giữ CO2 từ các quy trình sản xuất này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra cơ hội kinh tế mới.

V. Kết luận và tương lai của công nghệ Capturing và Lưu trữ Carbon Dioxide

Công nghệ CCS có tiềm năng lớn trong việc giảm thiểu phát thải CO2 và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, để công nghệ này phát triển bền vững, cần có sự hỗ trợ từ chính phủ, các tổ chức tài chính và cộng đồng. Tương lai của công nghệ này phụ thuộc vào việc giải quyết các thách thức hiện tại và phát triển các giải pháp đổi mới.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ CCS

Triển vọng phát triển công nghệ CCS rất khả quan, với nhiều nghiên cứu và sáng kiến mới đang được thực hiện. Các công nghệ mới có thể giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả thu giữ CO2.

5.2. Vai trò của chính phủ và cộng đồng trong việc thúc đẩy CCS

Chính phủ và cộng đồng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy công nghệ CCS. Các chính sách hỗ trợ và sự chấp nhận của cộng đồng sẽ là yếu tố quyết định cho sự thành công của công nghệ này.