بهره‌برداری از دی اکسید کربن و هیدروژن تجدیدپذیر: مسیر تولید پایدار متانول

Abstract

مصرف دی‌اکسید کربن حاصل از کارخانجات تولید سیمان، و یا دی اکسید کربن متصاعد شده از فرآیندهای پتروشیمی باعث بروز مشکلات زیست‌محیطی مانند تغییرات اقلیمی، اثر گلخانه‌ای و وقوع پدیده‌های شدید آب‌وهوایی شده است که خطرات جدی برای زندگی انسان به‌همراه دارند. استفاده از فن‌آوری‌های جذب، خالص‌سازی، ذخیره‌سازی و استفاده از کربن (CCSU) یکی از رویکردهای امیدوارکننده در این زمینه به‌شمار می‌رود. در این کار تحقیقاتی مناسب‌ترین منابع برای بهره‌برداری یکپارچه از گاز دی اکسید کربن متصاعد شده و هیدروژن تولید شده با استفاده از الکترولیز آب با برق تجدید‌پذیر مانند انرژی خورشیدی معرفی شده است. هیدروژناسیون گاز در اکسید کربن یکی از پیشرفته‌ترین فن‌آوری‌ها برای مصرف دی اکسید کربن محسوب می‌شود. ارزیابی پایداری این فرآیند، مستلزم تحلیل جامع منابع اولیه مواد، به‌ویژه CO2 و H2 می‌باشد. در این مقاله، یک چارچوب چند معیاره را برای شناسایی مناسب‌ترین منابع CO2 و H2 جهت فرآیندهای تبدیل ارائه شده است. منابع مختلف CO2، از نیروگاه‌ها تا تخمیر اتانول، و H2، از تولید اختصاصی تا هیدروژن به‌دست‌آمده به‌عنوان محصول جانبی، براساس معیارهای زیست‌محیطی، اقتصادی و فنی مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از کاتالیزور متداول تولید متانول، Cu/Zn/Al2O3 متانول سبز تولید شد. از واکنش سه مول گاز هیدروژن و 1 مول گاز دی اکسید کربن در دمای 250° و فشار 70 بار متانول سبز تولید شد. نتایج نشان داد که CO2 حاصل از ریفرمینگ بخار متان، صنایع آهن و فولاد، تولید اتیلن اکسید و سایر منابع نقطه‌ای با غلظت بالا از نظر پایداری بهترین گزینه‌ها برای تامین دی اکسید کربن مورد نیاز این واکنش می باشند. همچنین، مشخص شد که H2 زمانی پایداری بیشتری دارد که به‌عنوان محصول جانبی فرآیندهای مختلف به‌دست آید یا از طریق الکترولیز آب با برق حاصل از انرژی خورشیدی و یا انرژی بادی به‌طور کم هزینه تولید شود. راندمان تولید متانول در این واکنش 70% و تبدیل گاز هیدروژن و دی اکسید کربن به متانول 20% اندازه‌گیری شد.

Keywords

• کربن کپچرینگ
• هیدروژناسیون دی اکسید کربن
• هیدروژن سبز
• متانول سبز
• کاتالیست