Таза көмір мен CO₂ ні ұстаудың жаңа технологиясы АЭС ті тарихтың көшінен қалдырады

News MIT материалына сілтеме жасаған Aikyn.kz көміртекті толық ұстап қалатын технологияның ғылыми негізін түсіндіреді.

Кэмерон Холлидей (Cameron Halliday) Массачусетс технологиялық институтындағы докторлық диссертациясының алғашқы кезеңінде үнемі бір графикті қайта-қайта сала береді. Бұл график түрлі материалдардың жоғары температурада CO₂ сіңіру қабілетін көрсететін болған. Холлидей салған графиктер әрдайым төмен қарай және оңға қарай бағытталатын. Математика тілінен аударғанда уақыт өте келе материалдардың зиянды CO₂ молекулаларын ұстап қалу қабілеті төмендеп кетеді. 

Холлидейге дейін де зерттеуші ғалымдар жылдар бойы өнеркәсіптік пештер мен қазандықтардағы өте жоғары температурада CO₂-ні сенімді түрде сіңіре алатын материалдарды іздеген. Көп әрекеттер сәтсіз аяқталған. Холлидей алғашында сәл болса да ұзаққа шыдайтын материал тапқысы келді. 

2019 жылы ол литий-натрий ортобораты деп аталатын балқытылған тұзды сынақтан өткізеді. Сәтін салғанда бұл тұздар CO₂-нің 95%-дан астамын сіңіріп алады. Ең маңыздысы – тұздар 50 цикл өткеннен кейін де сіңіру қабілетін төмендетпейді. Холлидейдің бағына қарай 100 циклден, 1000 циклден кейін де осы қабілетін сақтап қалады.

«Шындығында, бұл мәселені толық шешеміз деп ешқашан ойламаған шығармыз. Біз тек жүйені жақсартқымыз келді. Оның қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін тағы екі ай кетті», – дейді Кэмерон Холлидей. 

Зерттеушілер бұл тұздардың жоғары температурада сұйықтық сияқты әрекет ететінін анықтайды. Бұл көптеген қатты материалдардың бұзылуына әкелетін морт жарылуды болдырмауға мүмкіндік береді.

«Таңғы бесте Массачусетс даңғылы көпірімен үйге қайтып бара жаттым. Айналамда жүгірушілер өтіп жатқаны жақсы есімде. Сол сәтте бұл жаңалықтың маңызын түсіндім. Содан кейінгі жұмыс – бұның үлкен масштабта да жұмыс істейтінін дәлелдеу болды. Біз үнемі келесі, одан да ірі нұсқасын жасап, оның жұмыс істейтінін көрсетіп отырдық. Сөйтіп, ең түпкілікті мақсатымызға – оны кең көлемде енгізуге жеткенше жалғастырдық», – деп еске алады Холлидей.

Бүгінде Кэмерон Холлидей – ірі өнеркәсіптік нысандарға арналған көмірқышқыл газын ұстау жүйелерін әзірлейтін Mantel компаниясының негізін қалаушы әрі бас директоры. CO₂-ні толық ұстау индустриясы тұйық жол деген пікірмен Холлидей келіспейді. Оның ойлап тапқан технологиясының тиімділігін дәлелдейтін деректер жылдан-жылға артып келеді.

Mantel жүйесі электр стансаларына, цемент, болат, қағаз және целлюлоза, мұнай-газ және өзге де зауыттарға орнатылып, көмір қышқыл газының шығарындыларын шамамен 95%-ға дейін азайта алады.

Атмосфераға тараудың орнына CO₂ Mantel жүйесіне беріледі, онда компанияның балқытылған тұздары душтың себезгісіне ұқсайтын құрылғы арқылы шашыратылады. CO₂ балқыған тұздар арқылы диффузияланып, белгілі температурадан жоғары көтергенде кері қайтаратын реакцияға түседі. Нәтижесінде, тұздар буланып, әрі қарай пайдалануға немесе жер астына көмуге болатын таза CO₂ түзіледі.

Көміртекті ұстаудың рентабельділігіне қатысты қиындықтарды бастан кешіретін өзге әдістерден Mantel жүйесінің үлкен айырмашылығы бар. Ол – компания көмір қышқыл газын ұстау процесінде бөлінетін жылуды тұтынушыларға арналған буды өндіру үшін пайдаланады. Жүйенің басқа бөлігінде бұл бу су араластыру арқылы алынады. Mantel-дің айтуынша, кең таралған өнеркәсіптік процестерде қолданылатын будың өндірілуі оның жүйесіне заманауи көміртекті ұстау әдістерімен салыстырғанда 3% ғана энергияны қажет етеді.

«Біз әлі де энергия қолданамыз, бірақ оның басым бөлігін бу түрінде кері қайтарамыз. Ал қазіргі технологиялар тек буды тұтынады. Біздің технология бойынша алынатын бу – құнды табыс көзі. Сондықтан біз көміртекті ұстауды қалдық өңдеу емес, клиенттердің негізгі бизнесін күшейтетін қосымша құн жасайтын процеске айналдырамыз. Бұл электр стансасының, мұнай-газ зауытының бизнес моделін түбегейлі өзгертеді», – дейді Mantel-дің құрылтайшысы Холлидей.

Mantel технологиясы Қазақ Еліне не береді?

Америкалық стартаптың CO₂ ұстау технологиясы Қазақ Елі үшін стратегиялық тұрғыдан өте маңызды. Себебі еліміздегі өндіріс пен энергетика секторы әлі де көмірге тәуелді. Жылына 100 млн тонна өндірсек те, 350 жылға жететін көмірдің қоры бар. Mantel жүйесін Екібастұз ГРЭС-1 және ГРЭС-2 секілді ірі көмір жағатын стансаларға енгізу арқылы ауаға таралатын көмірқышқыл газының көлемін 90-95% дейін азайтуға болады. Басқаша айтқанда, көмір жағып, жасыл, таза энергия алатын боламыз. 

Mantel жүйесі толық көлемде енгізілсе, Қазақ Елі «лас энергия» өндірушісі емес, көмірдің таза энергиясын қолданатын мемлекетке айналар еді. Бұндай технологияның арқасында бу өндіру, жылу мен электр энергиясын тиімді пайдалану да артады. Электр стансаларының экономикалық тиімділігі өседі. 

Көмір тұтынатын стансаларды экологиялық таза жасай алсақ, елімізде қауіпті, қымбат, зиянды әлеуеті жоғары АЭС салу қажеттілігі жойылады. Энергия тапшылығын көмір стансаларын жаңғырту арқылы арзан жолмен, жуық арада шешетін боламыз.

Сондықтан Mantel технологиясын Екібастұз энергия кешендерінде пилоттық түрде сынап көру – елдің энергетикалық қауіпсіздігі мен экологиялық саясатында жаңа дәуірге бастайтын маңызды қадам болар еді. Президенттік Ұлттық ғылым академиясы, Үкімет, сіздер не айтасыздар?

Сараптама, зерттеу мақала, күнделікті өзекті ақпаратты «Айқынның» TELEGRAM арнасынан табасыз.