Two process case Studies on energy efficiency, life cycle assessment and process scale-up
Slotte, Martin (2017-01-11)
Slotte, Martin
Åbo Akademi - Åbo Akademi University
11.01.2017
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-12-3490-3
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-12-3490-3
Kuvaus
Två typer av processer har studerats i denna avhandling: två processer för avskiljnings, användnings och lagrings av koldioxid med hjälp av CO2 mineralisering och en process för tillverkning av metalliska nanopartiklar med hjälp av elektrisk båg- eller gnistaurladdning. Processerna har evaluerats för energianvändning och miljöeffekterna av en uppskalning. Exergi analys användes för att analysera energieffektiviteten och för optimering av energianvändningen av mineral karbonatiseringsprocesserna och för att studera energieffektiviteten i nanopartikelnproduktionsprocessen. LCA används för att utvärdera miljöaspekterna av processerna. Genom att använda exergi analys för att utvärdera energieffektiviteten i den äldre processvarianten när den kombineras med en kalkugn har processens värmeekonomi förbättrats med drygt 30 %. Den optimerade processen kunde fånga och binda 187 kg CO2/h vid bearbetning 550 kg serpentinit per timme med 486 MJ värme och 166 MJ el, respektive. Detta motsvarar 2,59 MJ och 0,88 MJ per kg CO2 bundet. Resultaten av LCA-studien visar att processen har negativa växthusgasutsläpp, genom att sekvestera ett kilogram CO2 minskar utsläppen av CO2 med 0,445 kg. Experimentell data från nanopartikelproductionsprocessen analyserades med hjälp av exergianalys. Det visade sig att nästan all effekt som matas till processen lämnar systemet i kylvattnet istället för att skapa partikelytenergi. När man jämför de uppmätta energianvändningarna med den termodynamiska minimienergin som krävs för produktion av nanopartiklar är det uppenbart att processen inte är mycket energieffektiv eftersom processen kräver flera storleksordningar mer kraft för att producera de nanopartiklar än vad det termodynamiska minimumet skulle indikera. För t.ex. koppar nanopartiklar med en diameter av ~ 50 nm var den uppmätta specifika elförbrukningen ~ 250 kWh/kg, medan det beräknade minimumet var 0,06 kWh/kg.