Nüüd, enam kui 20 aastat 21. sajandist, on kliimamuutustega võitlemise tähtsus aina kasvamas. ÜRO Net Zero Coalition ettepaneku kohaselt: 2050. aasta Pariisi leping rõhutab vajadust märkimisväärselt vähendada heitkoguseid kümne aasta jooksul, et hoida globaalset soojenemist alla 1,5 kraadi ja tagada elamisväärne kliima. Selle saavutamiseks ehitavad rasketööstuse tootjad kiiresti ärisid ja investeerivad suuri investeeringuid, samal ajal kui tehnoloogia-idufirmad loovad uusi lahendusi. Vaatamata tööstustootjate investeeringutele probleemi lahendamiseks ja uute tehnoloogiaettevõtete uute lahenduste loomisele, jääb ülemaailmne eesmärk täitmata.
Süsiniku sidumise keskmes on mõned suhteliselt lihtsad keemilised reaktsioonid. Iga süsiniku kogumise ja regenereerimise süsteem peab töötama äärmise tõhususega tagamaks, et see ei süvendaks probleeme, tarbides suure süsinikusisaldusega kütuseid või paiskades atmosfääri rohkem süsinikku. Teisisõnu peame püüdma kinni nii palju süsinikku kui võimalik, kasutades reaktsiooni tekitamiseks palju vähem süsinikku, kui kinni püütakse. Ideaaljuhul on eesmärk vahetada süsinikuvaba sisend väljundina piiramatu süsiniku taaskasutamise vastu.
Selle probleemi lahendamiseks on vaja süsiniknegatiivset infrastruktuuri. Kõige tõhusam, tõhusam ja skaleeritavam viis CO2-heite vähendamiseks on kasutada otsest õhuhõivet (DAC). Otsene õhupüüdmine on tehnoloogia, mis eraldab süsinikdioksiidi õhust, et luua majanduslikult vajalikke tooteid – nagu põllumajandustooted, ehitusmaterjalid, kütused, plastid ja kemikaalid. DAC-id võimaldavad ka sekvestreerimist -- võime säilitada CO2 konstruktiivsetel eesmärkidel --, muutes selle ohust võimaluseks.
Lisandite valmistamise eelised
Süsiniku atmosfäärist eemaldamiseks on vaja filtrite, soojusvahetite, kondensaatorite, gaasiseparaatorite ja kompressorite süsteemi. Paljud neist keerukatest osadest nõuavad geomeetriat, mis sobib hästi lisaainete tootmiseks, mis on tõhusam ja potentsiaalselt kuluefektiivsem kui traditsioonilised tootmismeetodid ning toob DAC-seadmetele märkimisväärse jõudluse ja majanduslikku kasu:
Kujunduse optimeerimine energiatõhususe tagamiseks. Kui rakendame nende süsiniku kogumise ja kasutamise süsteemide jaoks lisandite tootmise optimeerimisvõimalusi, on meil potentsiaali jõudlust ja tõhusust märkimisväärselt suurendada, lähenedes energiakadudele.
Disainivabadus. Kiire prototüüpide tootmine vabastab disainilahendused, et väljendada uudseid struktuure, mis on vajalikud atmosfääri süsiniku tõhusaks kogumiseks ja töötlemiseks ning selle kasutamiseks millegi kasuliku tegemiseks.
esitus. See võib toota mitmeid kõrge temperatuurikindluse, korrosioonikindluse ja kõrge soojusjuhtivusega sulameid.
Laiendatavus. Tarnitakse kiiresti skaleeritava tootmisega, et toetada suurt nõudlust seadmete järele.
Tarneahela tõhusus. Komponentide integreerimine ja üldine disain võimaldavad tõhustada kvaliteeti ja tarneahelat. Me ei saa ignoreerida süsiniku jalajälge, mis tuleneb mitme tarnija kasutamisest üle kogu riigi ühe komponendi tootmiseks.
Lisandite tootmine vastab kõikidele selliste reaktorite tootmise nõuetele ja võimaldab rakendusi, mis vastavad erinevatele süsiniku sidumise vajadustele.
Mikroturbiini seadmed
Mikroturbiinid on arenev tehnoloogia erinevates tööstusharudes, sealhulgas elektritootmises. Need pakuvad võimalust pakkuda kõrge rõhuga, tõhusat gaasi ja vedeliku kohaletoimetamist väikeses vormis minimaalse energia-/süsiniku jalajäljega. Süsinikdioksiidi kogumise efektiivsus on väga sarnane üldise elektritootmise omaga ning sõltub tootmisest ja energiasisendist.
Suur jõudlus, usaldusväärne õhu kokkusurumine ja süsteemi rõhu stabiilsus on süsiniku kogumise süsteemide toimimiseks praegu ja, mis veelgi olulisem, tulevikus kriitilise tähtsusega. Kuna tööstuslikud süsiniku kogumise süsteemid liiguvad rohkemate kaubanduslike üksuste ning hajutatud tootmise ja käitamise suunas, on veelgi olulisem kasutada uudset kompaktset turbiinitehnoloogiat, et võimaldada suure tõhususega väikesemahulisi toiminguid.
Mmehaaniline filter
Süsiniku püüdmise põhiosa on kõigepealt süsiniku "püüdmine" struktureeritud mehaaniliste filtritega, mis on tavaliselt kaetud süsinikku ligitõmbavate amiinidega. Õhk tõmmatakse süsteemi läbi esimese etapi, mis on "otse õhukontakti" etapp. Õhuga vahetult kokku puutuva filtri efektiivsust saab maksimeerida filtristruktuuriga, mis võimaldab maksimaalset kontakti sissetuleva õhu ja filtri pinna vahel. Lisatootmine võimaldab selle filtri funktsionaalset konstruktsiooni, mis võib esile kutsuda kõrge turbulentsi ja segunemise, samuti suure pindala maksimaalse õhukontakti saavutamiseks.
Hsööma vahetaja
Soojuse raiskamine on süsiniku kogumisel tavaline probleem. Esimeses otseses õhukontakti etapis kogutud süsinik tuleb evakueerida mehaanilisest filtrist allavoolu rafineerimisetappi. Tehnoloogia paljudes teostustes saavutatakse see süsiniku vabastamisega filtrist rõhu all oleva auruga. Soojusvahetiid saab kasutada aurutootmisprotsessist jääksoojuse eemaldamiseks ja sagedamini allavoolu, et vähendada filtristaadiumist väljuva süsinikurikka auru temperatuuri. Lisaks hoiavad uued soojusvahetusstrateegiad koos allavoolu destilleerimise ja rafineerimise etappidega protsessi konstantsel temperatuuril, et säilitada keemilisi reaktsioone ja toota väljundsüsiniku tooteid.
Hajuti plaat
Hajutiplaate kasutatakse tavaliselt keemilises töötlemises gaasi või vedeliku mahu võtmiseks ja segamiseks. Vedeliku difusioon toimib nagu valguse kollimatsiooni kontseptsioon, mis võtab valgusallika ja korraldab energia nii, et valgus hajub paralleelselt välja. Hajutiplaat on väga sarnane aiavooliku sprinkleripeaga, see juhib kaootilise vedeliku struktureeritud ühtlaseks vooluks. Vedeliku difusiooniplaadid on protsessi korstna oluline osa, et tagada süsinikurikaste vedelike ühtlane vool ja käitlemine nende läbimisel.
Lisatootmine võimaldab suuremahulistel hajutiplaatidel tagada tõhusa vedeliku dispersiooni, peamiselt tänu hajutiplaadi kujundite, aga ka hajuti düüsi kujundite rakendamise keerukusele. Laenates kontseptsioone kosmosesõidukite kütusedüüside disainist ja pooljuhtkapitaliseadmete sprinklerirakendustest, saab lisandina valmistatud difuusorplaate valmistada 20 korda kiiremini kui puhast töötlemist.
Jahutid ja fotod
Filtreerimisetapist väljuvat süsinikurikast toodet võib pidada "määrdunudks" ja see vajab enne kasutamist täiendavat töötlemist. Seda määrdunud süsiniku ümbertöötlemist saab teha väljaspool eraldiseisvat süsteemi, kuid see tähendab, et määrdunud süsinikutoodete sekundaarsetesse ümbertöötlemisrajatistesse kogumise ja transportimise käigus tekib rohkem süsinikku. Kõige väärtuslikumatel ja paljulubavamatel süsiniku kogumissüsteemidel on teatud määral integreeritud määrdunud süsinikutoodete ümbertöötlemine, nii et süsiniku kogumissüsteemi väljund sisaldab puhtaid kasutatavaid süsinikutooteid ja ohutuid veepõhiseid kõrvalsaadusi.
Rafineerimistehaste tornid, sealhulgas integreeritud jahutusega destillaatorid ja soojusvahetid, on traditsiooniliselt suhteliselt keerulised kokku panna, sisaldades kümneid lehtmetallist kestasid ja astmeid (kuni sadu jardi põlved), aga ka kümneid äärikuid, liitmikke, kollektoreid. töödeldud või valatud. Kõik see tuleb hankida ja kokku panna, suurendades veelgi kollektiivset süsinikdioksiidi tootmist ja saastet, mis tuleneb pelgalt osade valmistamisest ja kokkupanemisest.
Lisatootmine võimaldab laia valikut komponentide integreerimist ja üldist disaini, mis võimaldab tarneahela olulist integreerimist ja sujuvamaks muutmist. See võimaldab ka funktsionaalseid, tõhusaid disainilahendusi, mis kiirendavad viimistlemist ja annavad suurema väljundi väiksema kujuga.
Kollektorid (vedelik, gaas ja aur)
Süsiniku sidumine on keemiline protsess, mis hõlmab vedelike ja gaaside kombineerimist keemia, temperatuuri ja rõhuga. Kollektoritel on süsiniku kogumisel palju rakendusi, alates kemikaalide tarnimisest protsessikambritesse kuni jahutusvedeliku tõhusa jaotamiseni aktiivsetele jahutuskomponentidele, nagu soojusvahetid, ja üldistele gaasijaotusrakendustele. Nende osade tootmise ei muuda keeruliseks mitte keemilise vastupidavuse või spetsiaalsete kosmosesõidukite materjalide nõue, vaid vajadus säilitada paljudel haruliinidel rõhk ühtlustada ja isegi vedelikke protsessikambrisse viia. Tõhus üks-mitmele hargnemine ja ühtlane vedelikuvool koos ruumi- ja montaažipiirangutega on geomeetriline probleem, mille puhul lisandite tootmisel on ainulaadsed eelised ning lennundus-, kaitse- ja pooljuhtidetööstus võtavad nüüd tehnoloogia kasutusele. Laialdane kasutuselevõtt on tõestuseks. .
Võimalus, et saame edaspidi kergemalt hingata
Õhu otsene püüdmine ja rafineerimine on võtmetehnoloogiad atmosfääri süsinikusisalduse parandamiseks ning lisandite tootmine muudab praegu tehnoloogia oluliselt tõhusamaks. Sellega seoses ütles 3D Systemsi peamiste lahenduste juht: "3D Systems ja AirCapture on oma koostöös kaugele jõudnud, võimendades lisandite tootmist, et kiiresti itereerida ja toota komponente luua. Protsessi virnale ja soojusvahetusele rakendatud tõhusad geomeetriad suurendavad püüdmise tõhusus, vähendades samal ajal vormitegurit ja jalajälge, muutes tehnoloogia hõlpsaks paigaldamiseks ja lõpuks laiendamiseks. Täiustatud tootmistehnikate ja disainitööriistade edasise kasutuselevõtuga usume, et on lihtsam mõista, et kliima võib olla tulevaste põlvkondade jaoks siiski mugav ja elamisväärne.