CCU (улавливание и утилизация углерода), который улавливает CO 2 и превращает его в полезные соединения, имеет решающее значение для быстрого перехода к углеродно-нейтральному обществу. В то время как CCS (улавливание и хранение углерода), который включает только хранение CO 2 , вступил в начальную стадию коммерциализации из-за его относительно простого процесса и низких эксплуатационных затрат, CCU был изучен только на исследовательском уровне из-за сложности процессов конверсии и высокие затраты на производство соединений.
Команда доктора Ли Унга из Исследовательского центра чистой энергии Корейского института науки и технологий разработала новый процесс CCU, который преобразует CO 2 в муравьиную кислоту. Муравьиная кислота, органическая кислота, представляет собой ценное соединение, используемое в различных отраслях промышленности, таких как кожевенная, пищевая и фармацевтическая.
Исследование опубликовано в журнале Joule.
В настоящее время муравьиная кислота сохраняет большой рынок, потребляющий около миллиона тонн в год, который, как ожидается, будет расти в будущем благодаря ее потенциальному использованию в качестве носителя водорода. Более того, он имеет более высокую эффективность производства по сравнению с другими химикатами на основе CCU, поскольку его можно производить из одной молекулы CO 2 .
Исследовательская группа выбрала 1-метилпирролидин, который продемонстрировал самую высокую скорость конверсии CO 2 среди различных аминов, опосредующих реакции производства муравьиной кислоты, и оптимизировала рабочую температуру и давление реактора, содержащего катализатор на основе рутения (Ru), тем самым увеличив выброс CO 2 коэффициент конверсии более чем в два раза превышает текущий уровень в 38%.
Чтобы решить проблемы чрезмерного потребления энергии и разложения муравьиной кислоты во время отделения CO 2 от воздуха или выхлопных газов и очистки муравьиной кислоты, команда разработала процесс одновременного улавливания-конверсии, который напрямую преобразует CO 2, захваченный в амине, без его отделения.
В результате они значительно снизили себестоимость производства муравьиной кислоты примерно с 790 долларов США за тонну до 490 долларов США за тонну, одновременно сократив выбросы CO 2 по сравнению с традиционным производством муравьиной кислоты.
Чтобы оценить потенциал коммерциализации разработанного процесса производства муравьиной кислоты, исследовательская группа построила крупнейшую в мире пилотную установку, способную производить 10 кг муравьиной кислоты в день.
Предыдущие исследования CCU проводились в небольших масштабах в лабораториях и не учитывали процесс очистки продукта, необходимый для крупномасштабного производства. Однако исследовательская группа разработала процессы и материалы для минимизации коррозии и разложения муравьиной кислоты, а также оптимизировала рабочие условия, что привело к успешному производству муравьиной кислоты с чистотой, превышающей 92%.
Команда планирует завершить строительство пилотной установки производительностью 100 кг в день к 2025 году и провести проверку процесса, стремясь к коммерциализации к 2030 году. Ожидается, что успех в проверке процесса на пилотной установке производительностью 100 кг позволит обеспечить транспортировку и продажи компаниям, имеющим спрос.
Доктор Ли Унг заявил: «Благодаря этому исследованию мы подтвердили потенциал коммерциализации нашего процесса преобразования CO 2 в муравьиную кислоту, что является огромным прорывом, учитывая, что большинство технологий CCU применяются в лабораторных масштабах».
Он также выразил намерение внести свой вклад в достижение страной цели углеродной нейтральности путем ускорения коммерциализации CCU.
