Recuperação barata de CO2 da fumaça? 

Quando você ouve falar de reciclagem barata de CO2, a primeira coisa que vem à mente é apenas mais uma jogada de marketing. Todos querem uma solução simples e barata, mas na realidade estas palavras geralmente escondem uma tecnologia imatura ou um total desrespeito pelos custos de capital e operacionais. Tendo trabalhado pessoalmente em projetos de captura, serei honesto: barato quase nunca significa eficácia a longo prazo, especialmente quando se trata de misturas complexas de gases, como gases de combustão. Mas certas abordagens podem reduzir custos se todos os parâmetros de entrada forem corretamente avaliados e não procurarem a universalidade.

O que está por trás da fumaça e por que ela é importante

A fumaça não é apenas CO2. Trata-se de um coquetel de N2, O2, vapor d'água, SOx, NOx, cinzas volantes e uma dúzia de outras impurezas, cuja concentração depende do combustível e do modo de combustão. A concentração de CO2 em tal fluxo raramente excede 10-15%, o que põe imediatamente fim a muitos métodos baratos concebidos para fluxos puros ou concentrados. O principal item de custo não é tanto a química de ligação do CO2 em si, mas a preparação do gás: limpeza, secagem, compressão. Ignorar esta etapa significa condenar o sistema a uma falha rápida, por exemplo, devido a envenenamento ou corrosão do catalisador.

Lembro-me de um projeto em uma pequena usina termelétrica onde eles tentaram usar a separação por membranas sem a remoção adequada de SO2. As membranas falharam em seis meses e o custo de substituição anulou todas as economias esperadas. Conclusão: o baixo custo na fase de projeto resulta em múltiplos custos posteriormente. Você precisa observar o ciclo de vida completo, não o preço do equipamento.

Aqui vale ressaltar a abordagem de alguns institutos de design especializados em soluções complexas. Por exemplo,Tecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éhttps://www.yzkjhx.ru) posiciona-se como um instituto criado para a implementação de projetos tecnológicos. Em sua prática, a julgar pelos dados abertos, muitas vezes é encontrado o seguinte princípio: primeiro, um público profundo para uma fonte de emissão específica e, em seguida, a seleção ou desenvolvimento de tecnologia. Isto é razoável. Não vendem uma solução in a box para todas as ocasiões, mas trabalham de acordo com as condições específicas do cliente, o que pode acabar por reduzir os custos globais.

Para onde deve ir o CO2 capturado? Uma questão de rentabilidade

Na verdade, reciclar é a palavra-chave. Se o CO2 for simplesmente enterrado, então será um custo líquido. Para que o processo tenha algum retorno, é necessário que haja um mercado ou uma aplicação útil localmente. As rotas mais óbvias são a produção de gelo seco, o uso em estufa, a injeção para recuperação de petróleo (EOR) ou a síntese de produtos químicos como a ureia. Mas cada rota tem suas próprias limitações em termos de volume, limpeza e logística.

Na minha opinião, o cenário mais realista para muitas empresas é a utilização no seu próprio ciclo tecnológico. Por exemplo, se uma planta produz carbonatos ou bicarbonatos, o CO2 capturado torna-se uma matéria-prima e não um resíduo. Mas aqui surge novamente a questão da pureza. A síntese química muitas vezes requer CO2 com um teor de impurezas inferior a 0,5%. Alcançar tal pureza dos gases de combustão não é uma tarefa trivial e cara.

Houve uma experiência com uma minifábrica para produção de refrigerante. Contávamos com a utilização barata de CO2 de nossa própria caldeira. Mas depois de calcular o custo da purificação nas condições exigidas, descobriu-se que era mais barato comprar dióxido de carbono líquido de um fornecedor terceirizado. O projeto foi cancelado. Este é um erro típico - não calcular a cadeia até o fim, até o produto final.

Tecnologias que afirmam ser baratas

Se deixarmos a ficção científica de lado, o que as pessoas realmente estão olhando hoje? Em primeiro lugar,esfrega de amina- um clássico do gênero. Não é novo, mas está em constante otimização: surgem novas aminas que são mais resistentes às impurezas e requerem menos energia para regeneração. Não pode ser chamado de barato devido aos altos custos de energia, mas para grandes fontes este é frequentemente o equilíbrio ideal entre confiabilidade e custo.

Em segundo lugar,adsorção em materiais sólidos(MOF, zeólitas, carvão ativado). A principal vantagem aqui é o consumo de energia potencialmente menor para dessorção, por exemplo, por vácuo ou mudança de temperatura (TSA/VSA). Mas os materiais são caros e sua capacidade e seletividade em condições reais de fumaça podem cair drasticamente. Vi uma instalação experimental usando zeólitas - após um mês de operação com gás de uma caldeira a carvão, a eficiência caiu 40% devido ao bloqueio dos poros por resíduos de enxofre e umidade.

Em terceiro lugar,mineralização— ligação do CO2 em carbonatos através de resíduos (escórias, cinzas). Parece ideal e barato: desperdício + CO2 = produto útil. Mas a cinética do processo é muito lenta, são necessárias grandes áreas e o produto final - o mesmo carbonato - tem um custo ínfimo. A economia só aumenta se houver multas pelas emissões de CO2 e taxas pela eliminação de resíduos. Por enquanto, esta é mais uma solução de nicho.

Onde procurar poupança? Experiência da prática

As verdadeiras poupanças não provêm de tecnologia mágica, mas de integração e sinergia. O primeiro é o uso de calor de baixa qualidade. A regeneração da solução de amina requer energia. Se a mesma instalação tiver calor residual (por exemplo, proveniente de equipamento de refrigeração), este pode ser utilizado para aquecimento, reduzindo os custos externos de energia.

A segunda é evitar limpeza excessiva. Nem sempre é necessário CO2 com pureza de 99,9%. Para algumas aplicações, como fertilizantes para estufas, certas impurezas são aceitáveis. Você precisa conhecer claramente as necessidades do consumidor e não pagar a mais por um grau desnecessário de purificação. Isso parece óbvio, mas na fase de projeto é muitas vezes esquecido, estabelecendo parâmetros padrão.

Terceiro, modularidade e escalabilidade. Às vezes é mais barato instalar várias pequenas instalações modulares em diferentes fontes de fumaça do que conectar gasodutos a uma centralizada. Isto reduz os custos de infraestrutura e permite que o sistema seja lançado em etapas. Abordagens modulares semelhantes às vezes são oferecidas por empresas comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi., que funcionam como um instituto de design, seu ponto forte está na adaptação de soluções padrão a um local específico e às suas limitações de infraestrutura.

Conclusões: existe reciclagem barata?

Resumindo, não, não existe. Háotimizadoedescarte racional. O seu custo pode ser reduzido em 20-30%, e por vezes mais, se todo o ciclo for cuidadosamente analisado: desde a composição dos gases de combustão e os recursos disponíveis (calor, resíduos, espaço) até aos requisitos do produto final e logística. A corrida para ser barato no papel quase sempre leva ao fracasso.

O mais importante é começar não com a escolha da tecnologia, mas com uma análise técnica e económica profunda da sua instalação específica. Sem isso, qualquer conversa sobre custos será uma adivinhação. Você precisa calcular CAPEX e OPEX para condições específicas, e não obter números médios de folhetos publicitários.

E por último: o mundo está mudando. Os preços das quotas estão a subir, novos subsídios estão a surgir e as tecnologias estão a desenvolver-se. O que não era rentável há cinco anos pode tornar-se viável amanhã. Portanto, a principal competência não é encontrar uma solução barata e pronta a usar, mas ser capaz de conceber de forma flexível um sistema que se adapte às condições económicas e regulamentares em mudança. E é justamente aí que ajudam os institutos de design especializados, cuja função não é vender equipamentos, mas criar cadeias tecnológicas funcionais e economicamente viáveis.