सिंथेटिक मीथेन का पायरोलिसिस: जब दक्षता ही सब कुछ नहीं है...

सिंथेटिक मीथेन का पायरोलिसिस, नकारात्मक उत्सर्जन प्रक्रिया जो स्विस उद्योग के डीकार्बोनाइजेशन में योगदान कर सकती है (फोटो: ईएमपीए)

यदि स्विट्ज़रलैंड का महत्वाकांक्षी लक्ष्य प्राप्त करना चाहता है शून्य उत्सर्जन 2050 तक इसे तथाकथित पर भी निर्भर रहना होगा नकारात्मक उत्सर्जन प्रौद्योगिकियाँ (NET), अर्थात् वे प्रक्रियाएँ जो वायुमंडल से CO2 ग्रहण करती हैं और दीर्घावधि में इसे "फँसा" लेती हैं, उदाहरण के लिए मिट्टी और कंक्रीट जैसी झरझरा सामग्री में।

नई पहल के हिस्से के रूप में वातावरण का खनन, ईएमपीए शोधकर्ता वायुमंडल में अतिरिक्त CO2 को पकड़ने और संग्रहीत करने के लिए विभिन्न समाधानों का अध्ययन कर रहे हैं: इनमें से एक औद्योगिक प्रक्रियाओं के दौरान उत्पन्न गर्मी के डीकार्बोनाइजेशन पर केंद्रित है, और इसकी योजना है नवीकरणीय स्रोतों से सिंथेटिक मीथेन का उत्पादन करें इसे यूरोप तक पहुंचाने के लिए पृथ्वी के सबसे गर्म क्षेत्रों में।

यद्यपि इस प्रक्रिया के लिए भारी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, वैज्ञानिक बताते हैं, इसका परिणाम हो सकता है उत्सर्जन संतुलन नकारात्मक, जो इस विषय पर विभिन्न अध्ययनों का केंद्रीय उद्देश्य है।

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स्विट्ज़रलैंड नकारात्मक उत्सर्जन प्रौद्योगिकियों का लक्ष्य बना रहा है

2050 तक स्विट्जरलैंड को ऐसा करना होगा अपने CO2 उत्सर्जन को समाप्त करें: एक अत्यंत महत्वाकांक्षी परियोजना, जो से होकर गुजरती है जीवाश्म ईंधन में भारी कमी और कार्बन डाइऑक्साइड के "यांत्रिक" उन्मूलन के लिए, जिसके उत्सर्जन को टाला नहीं जा सकता है। अतिरिक्त CO2 को खत्म करने के लिए नवीनतम रिपोर्ट भी इसकी पुष्टि करती है तकनीकी विकल्पों के मूल्यांकन के लिए फाउंडेशन (टीए-स्विस), न केवल जीवाश्म को ख़त्म करना आवश्यक होगा बल्कि इसका सहारा भी लेना होगा नकारात्मक उत्सर्जन प्रौद्योगिकियाँ (NET).

ये प्रौद्योगिकियाँ, जिनके विकास में स्विट्जरलैंड अग्रणी भूमिका निभाता है, की अनुमति CO2 को अवशोषित और संग्रहित करें, लेकिन उनकी लागत काफी है और क्षेत्र में सुधार की आवश्यकता है। शुद्ध शून्य लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए सबसे आशाजनक NET तकनीकों में से CO2 भंडारण है जंगलों में बायोमास, CO2 का संग्रहण और भंडारण बायोमास दहन से और कंक्रीट की त्वरित उम्र बढ़ने (कार्बोनेशन)।

I Costi संभवतः इस समय सबसे बड़ी बाधा हैं: यदि प्राथमिकता उत्सर्जन को शून्य तक कम करना है, तो इन नई तकनीकों को केवल ऊर्जा से ही ईंधन दिया जा सकता है नवीकरणीय, पारंपरिक की तुलना में अभी भी निश्चित रूप से अधिक महंगा है।

लेकिन इस क्षेत्र में पहले से ही महत्वपूर्ण परियोजनाएं मौजूद हैं, जैसे किओर्का पायलट प्लांट आइसलैंड में कब्जा और भूवैज्ञानिक भंडारण के लिए (दुनिया में सबसे बड़ी जलवायु सकारात्मक सुविधा) और ETH ज्यूरिख के नेतृत्व में DemoUpCarma&Storage परियोजना, जिसने दो संभावित रास्ते तलाशे: कंक्रीट में CO2 खनिजकरण और आइसलैंड में एक भूवैज्ञानिक जलाशय में भंडारण।

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उद्योग के डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक समाधान

स्विट्जरलैंड में इमारतें, गतिशीलता और उद्योग सबसे बड़े ऊर्जा उपभोक्ता हैं। औद्योगिक क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करते हुए, यह देखा गया है कि i उच्च तापमान प्रक्रियाएं धातुकर्म में उपयोग किया जाता है औररसायन उद्योग, अक्सर प्राकृतिक गैस द्वारा संचालित, जिससे क्षेत्र की कुल ऊर्जा खपत लगभग बढ़ जाती है प्रति वर्ष 22 टेरावाट घंटे.

इस प्रकार, 2022 में,ईएमपीए, टेक क्लस्टर ज़ग, कैंटन ऑफ़ ज़ग और कई अन्य साझेदारों ने इसे बनाया हैउद्योग के डीकार्बोनाइजेशन के लिए एसोसिएशन (एएफडीआई), जिसका उद्देश्य एकीकृत दृष्टिकोण विकसित करना है CO2 उत्सर्जन में कमी औद्योगिक अनुप्रयोगों में जिन्हें शीघ्रता से क्रियान्वित किया जा सकता है। एसोसिएशन का ध्यान इसी पर केंद्रित है उच्च तापमान प्रक्रियाएं और लॉजिस्टिक्स, जिन क्षेत्रों में हाइड्रोजन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा.

ईएमपीए शोधकर्ता, इस संदर्भ में, उच्च तापमान प्रक्रियाओं में गर्मी के डीकार्बोनाइजेशन में योगदान देने का इरादा रखते हैं: "आइए डीकार्बोनाइजेशन को शाब्दिक रूप से लें", वह दावा करते हैं क्रिश्चियन बाचEMPA में ऑटोमोटिव पावरट्रेन टेक्नोलॉजीज प्रयोगशाला के प्रमुख।

"हम पायरोलिसिस प्रक्रिया का उपयोग करते हैं प्राकृतिक गैस से कार्बन अलग करें दहन से पहले“, ईएमपीए वैज्ञानिक बताते हैं।

जो बाकी है शुद्ध हाइड्रोजन (जिसका उपयोग उच्च तापमान पर प्रक्रियाओं को संचालित करने के लिए किया जा सकता है) ई कार्बन पाउडर के रूप में अलग किया जाता है, जिसे निर्माण और कृषि में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए आगे संसाधित किया जा सकता है।

प्रौद्योगिकी का एक प्रदर्शन संयंत्र बनाया जाएगा जुग अगले दो वर्षों में: एलपायरोलिसिस के माध्यम से हाइड्रोजन उत्पन्न होता है V-ZUG की एनामेलिंग भट्टियों में जीवाश्म प्राकृतिक गैस का स्थान लेगा।

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रेगिस्तान से ई-मीथेन नेट शून्य तक पहुँचेगी

उद्योग के लिए एक मेगावाट घंटा ताप उत्पन्न करना प्राकृतिक गैस, 1,2 मेगावाट प्राथमिक ऊर्जा की आवश्यकता है और सीओ 2 उत्सर्जन 288 किलोग्राम CO2 के बराबर हैं। यदि प्राकृतिक गैस को पहले पायरोलिसिस के माध्यम से डीकार्बोनाइज किया जाता है और केवल परिणामी हाइड्रोजन का उपयोग उच्च तापमान वाली गर्मी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, तो CO2 उत्सर्जन हो सकता है 40 फीसदी की कमी, 178 किलो पर आ रहा है।

और पाना भी संभव है नकारात्मक उत्सर्जन पूरी प्रक्रिया के दौरान, यदि प्राकृतिक गैस के स्थान पर इसका उपयोग किया जाता है सिंथेटिक मीथेन, जो वायुमंडल से CO2 निकालने से उत्पन्न होता है जो बाद में ठोस कार्बन के रूप में उपलब्ध रहता है।

"हालाँकि, यह सोचना अवास्तविक है कि हम इसे कवर करने में सक्षम होंगेअत्यधिक ऊर्जा की आवश्यकता नवीकरणीय हाइड्रोजन या सिंथेटिक मीथेन के घरेलू उत्पादन के माध्यम से हमारे उद्योग का“, बाख कहते हैं।

वैज्ञानिकों की निगाहें इसीलिए घूम रही हैं विश्व के रेगिस्तानी क्षेत्र, जहां प्रति वर्ग मीटर सौर विकिरण स्विट्जरलैंड की तुलना में दोगुना है।

यहाँ एक और विषय उठता है: द रेगिस्तान में सिंथेटिक मीथेन का उत्पादन, यूरोप में इसका परिवहन और उसके बाद पायरोलिसिस समग्र दक्षता को कम कर देता है, इसलिए इसकी जांच करना आवश्यक है ऊर्जा संतुलन और पूरे उत्पादन चक्र में ग्रीनहाउस गैसें (प्राकृतिक गैस के निष्कर्षण और उसके परिवहन सहित)।

नतीजा यह है कि उत्सर्जन में नाटकीय रूप से गिरावट आई है प्राथमिक ऊर्जा आवश्यकता बढ़ता है: यदि प्राकृतिक गैस को पहले पायरोलिसिस के माध्यम से डीकार्बोनाइज किया जाता है (और केवल परिणामस्वरूप हाइड्रोजन का उपयोग उच्च तापमान पर गर्मी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है), वास्तव में, 1 मेगावाट के उत्पादन के लिए 2,6 मेगावाट प्राथमिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, डबल से अधिक जीवाश्म प्रक्रिया की तुलना में।

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सिंथेटिक मीथेन: अधिक ऊर्जा, कम उत्सर्जन

का उपयोग नवीकरणीय सिंथेटिक मीथेन प्राकृतिक गैस के बजाय यह CO2 उत्सर्जन को कम करता है, जो नकारात्मक क्षेत्र में चला जाता है, लेकिन इसके लिए भारी मात्रा में प्राथमिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है (यह मानते हुए कि सिंथेटिक मीथेन का उत्पादन करने के लिए आवश्यक CO2 है) सीधे वायुमंडल से निकाला गया प्रत्यक्ष वायु कैप्चर प्रणाली के साथ)। बाख बताते हैं, यही कारण है कि इस प्रकार के पौधों की कल्पना केवल रेगिस्तानी क्षेत्रों में ही की जा सकती है।

यदि हम इसके कारण होने वाले उत्सर्जन पर भी विचार करें सौर और पवन प्रणालियों का निर्माणउच्च तापमान पर 1 मेगावाट गर्मी उत्पन्न करने के लिए सिंथेटिक मीथेन के उपयोग में 3,5 मेगावाट की प्राथमिक ऊर्जा आवश्यकता और 126 किलोग्राम CO2 के बराबर उत्सर्जन शामिल होता है।

लेकिन अगर कार्बन आता है हाइड्रोजन से पुनः अलग हो गया पायरोलिसिस के माध्यम से, उत्सर्जन संतुलन नकारात्मक हो जाता है: इस मामले में, पूरी प्रक्रिया उत्पन्न होती है -77 किग्रा CO2. दूसरी ओर, जैसा कि अनुमान था, ऊर्जा की आवश्यकता और भी अधिक है: प्रक्रिया ताप के प्रत्येक MWh के लिए, 6,2 MWh की आवश्यकता होती है।

"स्वाभाविक रूप से, प्राथमिक ऊर्जा आवश्यकता अधिक है, स्विट्जरलैंड में सबसे कुशल हाइड्रोजन उत्पादन की तुलना में 2,5 से 3 गुना अधिक है“, बाख मानते हैं।

"लेकिन चूंकि रेगिस्तानी इलाकों में इसका उत्पादन संभव है प्रति वर्ग मीटर दो से 2,5 गुना अधिक बिजली यहां की तुलना में फोटोवोल्टिक की तुलना में, इस दृष्टिकोण के लिए लगभग अधिक फोटोवोल्टिक सतह क्षेत्र की आवश्यकता नहीं है".

वास्तविक चुनौती लागतों द्वारा दर्शायी जाती है: ईएमपीए वैज्ञानिक आश्वस्त हैं कि यदि इसे शुरू करना संभव होता बाजार कार्बन ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए कच्चे माल के रूप में, पूरी प्रक्रिया बन सकती है आर्थिक रूप से टिकाऊ और लाभदायक भी.

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