Idea wychwytywania CO2 i jego magazynowanie w ujęciu inżynierii procesowej

1

Idea CCS(carbon-capture-storage)

Idea wychwytywania CO2 i jego magazynowania w ujęciu inżynierii procesowej

prof. dr hab. inż. Roman Zarzycki

2

Dlaczego?

Za

nie

czys

zcze

nie

śro

do

wis

kaZ

awa

rto

ść C

O w

atm

osf

erze

Tem

pe

ratu

raL

iczb

a m

iesz

kań

ców

2

lata

Raport U Thanta

I Raport rzymski

3

Każdy ma prawo do własnej opinii,

ale nie do swoich własnych faktów.

Senator Pat Moynihan

4

Mówimy o klimacie a nie o pogodzie Główne czynniki kształtowania klimatu

Fakty

5

Ciągłe zmiany parametrów orbitalnych Ziemi

Mikołaj Kopernik

JohannesKepler

6

Aktywność Słońca

7

Aktywność Słońca

8

Ciągły ruch kontynentów i zmiana prądów morskich

9

Atmosfera, Ziemia

10

Pochłanianie ciepła przez różne związki zawarte w atmosferze

1 ppm 1 ppb 1 pp t

Azot 0,781

Tlen 0 ,209

0,010 0,030W oda

Argon 0 ,009

CO

M etan

2

Neon 18

Hel 5

Krypton

350·10

2

-6

·

·

· 1 0

·

10

10

1 10

-6

-6

-6

-6

6000·

310

280

Ozon

N O

Freony

2

10 10·10

·

·10

·10

-9

-9

-9

-9

W odór 500 10 -9

NO 3,0

Pyły 25·10

SO 20·10

·10 0,1·10

-9

-9

-9

-9

2

1 m 3 1 cm 3 1 m m 3 1 m 3m3

11

Pochłanianie ciepła przez różne związki zawarte w atmosferze

17,30%0,20%

5,39%

77,10%

para wodna chmury CO2 inne gazy

12

Efekt cieplarniany

A tm osfe ra

13

Początki

13,6 mld lat – Wielki Wybuch

4,6 mld lat – powstanie układu

słonecznego

3,5 mld lat – pojawienie się życia

5 mln (100 000) lat – człowiek

14

15

Geologiczna skala czasu i ważne zdarzenia w historii Ziemi

E ra O k res E po k a W ie k w m ln la t Z d a rze n ia Tem pe ratu ra

a rc h aik P re ka m b r

p ro te o zo ik

k am b r

o rd ow ik

sy lur

d ew o n

m issis ip

p en sy lw an k arb o n

P a le o zo ik

p erm

tria s

jura

M e zo zo ik

k red a

p aleo c en

e ocen

p aleo g e n

o lig o ce n

m io ce n n eo g e n

p lio ce n

p le js to c en

K e no z o ik

c zw a rto rzę d

h o lo c en

4 5 0 0 P o w stan ie Z iem i2 5 0 0

5 1 0

4 0 8

3 2 3

2 4 5

1 4 6

5 6 ,5

2 3 ,3

1 ,6

2 0 8

6 5

3 5 ,4

5 ,2

0 ,0 1

5 7 0

4 3 9

3 6 2

2 9 0

T le n w a tm o sferz e

P ierw sz e ro ślin y ląd o w e

P ierw sz e w ielk ie w y m iera n ie

W y m a rcie din o za uró w

P o jaw ien ie się h u m a no id ó w

K o n ie c o sta tn ieg oz lo d o w ac en ia

D ru g ie w ielk ie w y m iera n ie

Zim

niej

Cie

plej

16

1,2 m ln .la t

Tem peratura

Teraz

Zmiany temperatury ~1 mln. lat

17

Mała epoka lodowa

Średniowieczne optimum temperaturowe

Średnia z 3000 lat

Lata

2010

Tem

pera

tura

ºC

Zmiany temperatury ~3000 lat

18

Krzywa Keelinga

I V II

19

Zależność temperatury od aktywności słonecznej, a zużycie paliw

Temperatura w Arktyce

Aktywność słoneczna

Węg

iel u

żyw

an

y

[mld

.ton

]

Tem

pera

tura

ºC

Gaz

Ropa

Węgiel

Lata

[ W

/m2 ]

20

Porównanie energii

Energia docierająca do Ziemi ze Słońca

c=1372 W/m2

E = c·t·A

Energia wytwarzana ze spalania paliw

Espal=mp·Hr

E >>Espal

21

CO2 measurements taken Mauna Loa Observation in Hawaii (in back rising)

plotted against Global surface temperature since 1965 (in red, steady and

falling) taken from Hadley Center Climatic Research Unit of the University East

Anglia. These two sets of statistics are used by the IPCC in it report.

22

400 lat obserwacji słońca

liczb

a

Współczesne

23

Topnienie lodowców

Zmiana grubości lodowców [cm/rok]

Skumulowana średnia zmiana grubości [m]

24

Trend topnienia lodowców

Tren

d co

fani

a si

ę

lodo

wcó

w

Przed wzrostemzużycia paliw

Po wzrościezużycia paliw

Gaz

Ropa

Węgiel

Zn

orm

alizow

an

a d

ług

ość lod

ow

ców

, km

Lata

25

Wielkie wymieranie

600 500 400 300 200 100 Dziś

0

600

800

400

200

Oc

ala

łe r

od

zin

yro

ślin

i z

wie

rzą

t

M iliony lat tem u

26

Polityka UE (do 2020r.)

zmniejszyć zużycie energii

zwiększyć zużycie paliw

odnawialnych

zmniejszyć emisję gazów

cieplarnianych

320

27

Idea geologicznego składowania CO2

Elektrownia

Rafineria

Rezerwuar ropy/gazu

Solanki

Złoża węgla

Kawerna solna

28

Absorpcja + desorpcja

Dlaczego proces jest kosztowny?

W spalinach jest 10-15% CO2

Związanie CO2 (absorpcja) w cieczy

(niska temperatura/wysokie ciśnienie)

Uwolnienie CO2 (desorpcja) z cieczy

(wysoka temperatura/niskie ciśnienie)

29

Technologia

Spaliny

Inżynieria chemiczna i procesowa

Geologia

Spalinydo atmosfery

Ciecz

CO 2Ogrzewaniecieczy

Chłodzeniespalin

AbsorpcjaCO 2

Ogr

zew

anie

DesorpcjaCO 2

Sprężanie Wtłaczanie

Chłodzeniecieczy

30

Instalacje do wychwytywania CO2

31

Ekonomia

KOSZTY

Magazynowanie+ transport

Wychwytywanie

>30% droższa energia

>20% większe zużycie surowców

Podsumowanie

1. Cały proces i technologia są bardzo kosztowne

2. Z punktu widzenia inżynierii chemicznej i procesowej wychwytywanie i transport są technicznie trudne ale wykonalne

3. Główny problem to zagadnienia geologiczne

33

Dziękuję za uwagę