Älykäs mittaus CCUS-teknologioita varten
Prosessiteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on yksi maailman tärkeimmistä ja monimutkaisimmista haasteista. Merkittävän edistyksen saavuttaminen edellyttää paitsi rohkeita tavoitteita myös kykyä mitata jokainen vaihe äärimmäisen tarkasti. Jokaisessa onnistuneessa hiilidioksidin talteenotto-, hyödyntämis- ja varastointiprojektissa (CCUS) tarkka mittaus on avaintekijä ilmastotavoitteiden muuttamisessa käytännön toiminnaksi, sillä vain siten mitattavaa voidaan hallita ja parantaa tehokkaasti.
Hyödyntämällä vuosikymmenten aikana kertynyttä asiantuntemusta ja tiivistä yhteistyötä CCUS-yhteisön kanssa olemme kehittäneet luotettavia mittausratkaisuja, jotka on räätälöity kattamaan koko hiilen arvoketju, talteenotosta paineistukseen, kuljetukseen ja varastointiin. WIKA:n edistyksellisiin mittausratkaisuihin luottavat CO₂-päästöiltään raskaimmat toimialat, kuten sähköntuotanto, sementti-, teräs-, alumiini-, sellu- ja paperiteollisuus, kemianteollisuus, liikenne ja maatalous, jotka yhdessä tuottavat merkittävän osan maailman kasvihuonekaasupäästöistä.
WIKA:n mittauslaitteet tunnetaan tarkkuudestaan, kestävyydestään ja luotettavuudestaan niin terästehtaiden ankarimmissa olosuhteissa kuin kemiantehtaiden monimutkaisissa prosesseissa. Ratkaisujemme avulla laitosten ylläpitäjät voivat seurata ja optimoida CCUS-järjestelmien jokaista vaihetta, vähentää päästöjä ja saavuttaa kunnianhimoiset kestävän kehityksen tavoitteet.
CCUS-tekniikassa käytetyt pääasialliset teknologiat
CCUS-tekniikka perustuu joukkoon edistyneitä teknologioita, joilla teollisuuden lähteistä peräisin oleva hiilidioksidi otetaan talteen, käsitellään ja varastoidaan. Tärkeimpiä teknologioita ovat:
Kemiallinen absorptio (amiinipesu)
Yleisimmin käytetty menetelmä, kemiallinen absorptio, perustuu amiinipohjaisten liuottimien (kuten MEA, MDEA ja patentoidut seokset) käyttöön savukaasuista peräisin olevan hiilidioksidin valikoivassa talteenotossa. Prosessiin kuuluu absorptiokolonni, jossa CO₂ sitoutuu liuottimeen, sekä desorptiokolonni (stripperi), jossa CO₂ vapautuu paineistusta ja varastointia varten. Tämä tekniikka on todistetusti toimiva, skaalautuva ja käytössä sähköntuotanto-, sementti-, teräs- ja kemianteollisuudessa.
Fysikaalinen absorptio
Selexolin ja Rectisolin kaltaisia fysikaalisia liuottimia käytetään hiilidioksidin talteenottoon korkeissa paineissa, erityisesti polttamista edeltävissä prosesseissa ja synteettisen kaasun tuotannossa. Nämä liuottimet sitovat hiilidioksidia ilman kemiallista reaktiota, minkä ansiosta regenerointi on energiatehokasta tietyissä prosesseissa.
Adsorptio
Adsorptioteknologioissa käytetään kiinteitä materiaaleja (kuten zeoliitteja, aktiivihiiltä tai amiinifunktionalisoituja polymeerejä) hiilidioksidin talteenottoon kaasuvirroista. Adsorptio paineen muutoksella (PSA) ja adsorptio lämpötilan muutoksella (TSA) ovat yleisiä regenerointimenetelmiä. Nämä järjestelmät ovat kompakteja ja sopivat modulaarisiin tai hajautettuihin sovelluksiin.
Kalvoerotus
Kalvoteknologioissa käytetään selektiivisiä esteitä hiilidioksidin erottamiseen muista kaasuista. Polymeerimembraaneja ja hybridimembraaneja käytetään yhä useammin niiden yksinkertaisuuden, modulaarisuuden ja alhaisen energiankulutuksen vuoksi, etenkin pienimuotoisissa projekteissa tai saneerausprojekteissa.
Kryogeeninen erotus
Kryogeenisissä prosesseissa kaasuvirrat jäähdytetään erittäin alhaisiin lämpötiloihin, jolloin hiilidioksidi nesteytyy tai jähmettyy erotusta varten. Tämä menetelmä on tehokas erittäin puhtaiden CO₂-virtojen käsittelyssä, ja sitä käytetään usein yhdessä muiden tekniikoiden kanssa.
Suora ilman talteenotto (DAC)
DAC-järjestelmät erottavat hiilidioksidia suoraan ilmakehästä kemiallisten tai fysikaalisten sorbenttien avulla. Vaikka DAC on vielä tulossa markkinoille, sillä on ratkaisevan tärkeä merkitys negatiivisten päästöjen saavuttamiseksi ja aloilla, joilla päästöjen vähentäminen on vaikeaa.
Biologinen sitoutuminen
Joissakin CCUS-projekteissa hiilidioksidin talteenottoon ja hyödyntämiseen käytetään biologisia prosesseja, kuten levien viljelyä tai entsyymikatalysoituja reaktioita.
Hiilidioksidin paineistus on keskeinen vaihe CCUS-prosesseissa, sillä sen avulla talteenotettu CO₂ voidaan valmistella kuljetusta tai varastointia varten. Tarvittavien painetasojen saavuttamiseksi käytetään erikoistuneita kompressoreita – tyypillisesti keskipakokompressoreita suurvirtauksisiin matalapaineisiin sovelluksiin ja mäntäkompressoreita korkeapainevaatimuksiin – usein jopa 100 baarin tai suurempiin paineisiin. Paineen ja lämpötilan tarkka ja luotettava mittaaminen kompressorin tulo- ja poistopuolella on turvallisen ja tehokkaan toiminnan kannalta välttämätöntä.
Kun hiilidioksidi on paineistettu, sitä voidaan kuljettaa putkistoissa, laivoilla tai kuorma-autoilla määrän ja määränpään mukaan. Putkistot ovat taloudellisin ja tehokkain ratkaisu suurten määrien kuljetukseen, ja hiilidioksidi kuljetetaan niissä yleensä kaasumaisessa, nestemäisessä tai ylikriittisessä tilassa. Ylikriittisten olosuhteiden – yli 31 °C ja 74 baaria – saavuttaminen on ihanteellista putkikuljetuksille, sillä siten maksimoidaan tehokkuus ja turvallisuus. Hiilen varastointi, yleensä nestemäisessä muodossa, edellyttää paineen, lämpötilan ja virtauksen tarkkaa säätelyä faasimuutosten hallitsemiseksi ja leviämisen estämiseksi.
