CO₂:n fysikaalisen erotusprosessin prosessiolosuhteet

Abstract

CO2:n kertyminen ilmakehään nykyisellä nopeudella tulee nykyisen tietämyksen mukaan aiheuttamaan monenlaisia ongelmia. Hiilidioksidin talteenottoa pidetään yhtenä parhaista päästöjen rajoituskeinoista, sillä ihmiskunnan tuottamista kasvihuonekaasupäästöistä yli puolet (56,6 %) on hiilidioksidia. Hiilidioksidin erotusta ja talteenottoa on harjoitettu vuosikymmeniä, mutta uusia menetelmiä kehitetään kaiken aikaa paremman talteenottotehokkuuden ja alhaisempien kustannusten toivossa.

CO2:n talteenotto savukaasuista olisi käytännöllinen talteenottomenetelmä, sillä maailmanlaajuinen siirtyminen ympäristöystävällisiin energiantuotantotapoihin tulee viemään paljon aikaa. Savukaasutalteenottoon tavallisimmin käytetyt menetelmät perustuvat kemikaalien käyttöön ja ovat tyypillisesti monimutkaisia, kalliita ja ympäristön kannalta ongelmallisia. Tässä opinnäytetyössä tarkasteltiin ennen kaikkea paitsi jo olemassa olevia talteenottomenetelmiä, myös mahdollisuutta korvata kemiallinen menetelmä absorboimalla CO2:a veteen fysikaalisesti paineen, lämpötilan ja sekoituksen avulla. Pilottiprojektissa pyrittiin kokeellisesti ylittämään Henryn lain mukainen absorptiotaso.

Mittaustulosten perusteella CO2:n absorptio veteen ei ylittänyt Henryn lain mukaista absorptiota. Vesi on kuitenkin hyvin selektiivinen hiilidioksidin suhteen, joten sopivan ympäristöystävällisen liuottimen lisääminen prosessiin voisi mahdollistaa veden käyttämisen osana talteenottoprosessia.

The accumulation of CO2 into the atmosphere at its present rate is, according to present knowledge, likely to have various problematic consequences. Carbon dioxide capture is considered one of the best means of reducing emissions, since carbon dioxide covers more than half of the greenhouse gases (56,6 %) directly or indirectly emitted by humans. Carbon dioxide separation and capture techniques have existed for decades, yet new means of carbon dioxide capture are under development. The shortcoming of the existing techniques is that they usually are expensive, require complex installations or lack in efficiency.

Carbon dioxide capture especially from flue gases is a feasible capture technique, since the transition to environmentally-friendly energy production on a worldwide scale will take time. However, the most common capture techniques are based on the use of various chemicals, which may result in difficulties as to both usage and disposal. In this bachelor’s thesis I focused on reviewing some of the existing carbon capture techniques. The possibility of replacing a chemical capture method with a physical method in which carbon dioxide is dissolved in water through means of pressure, temperature and stirring was also discussed. This bachelor’s thesis was made as a part of a pilot project in which the aim was to experimentally exceed the estimated CO2 absorption rates predicted by Henry’s Law.

According to the measurements the absorption of CO2 by water did not exceed the absorption rate predicted by Henry’s Law. Water, however, dissolves carbon dioxide quite selectively. If a suitable environmentally-friendly physical solvent is discovered and added into water it may enable the usage of water as a part of a carbon dioxide capture process.