Tagad, 21. gadsimtā, vairāk nekā 20 gadus, klimata pārmaiņu apkarošanas nozīme kļūst arvien lielāka. Kā ierosinājusi ANO Net Zero Coalition: 2050. gada Parīzes nolīgumā ir uzsvērta nepieciešamība ievērojami samazināt emisijas desmit gadu laikā, lai globālā sasilšana nepārsniegtu 1,5 grādus un garantētu dzīvošanai piemērotu klimatu. Lai to panāktu, smagās rūpniecības ražotāji strauji veido uzņēmumus un iegulda lielus ieguldījumus, savukārt tehnoloģiju jaunizveidotie uzņēmumi rada jaunus risinājumus. Neskatoties uz rūpniecisko ražotāju investīcijām problēmas risināšanā un jaunu tehnoloģiju uzņēmumu radīto jaunu risinājumu radīšanu, globālais mērķis joprojām nav izpildīts.
Oglekļa uztveršanas pamatā ir dažas salīdzinoši vienkāršas ķīmiskas reakcijas. Jebkurai oglekļa uztveršanas un reģenerācijas sistēmai ir jādarbojas ārkārtīgi efektīvi, lai nodrošinātu, ka tā nepasliktina problēmas, patērējot degvielu ar augstu oglekļa dioksīda emisiju līmeni vai izdalot atmosfērā vairāk oglekļa. Citiem vārdiem sakot, mums ir jāuztver pēc iespējas vairāk oglekļa, vienlaikus izmantojot daudz mazāk oglekļa, lai radītu reakciju, nekā tiek uztverts. Ideālā gadījumā mērķis ir nulles oglekļa emisijas aizvietot ar neierobežotu oglekļa reģenerāciju kā izlaidi.
Lai atrisinātu šo problēmu, ir nepieciešama oglekļa negatīva infrastruktūra. Visefektīvākais, efektīvākais un mērogojamākais veids, kā palīdzēt samazināt CO2 emisijas, ir izmantot tiešo gaisa uztveršanu (DAC). Tiešā gaisa uztveršana ir tehnoloģija, kas atdala oglekļa dioksīdu no gaisa, lai radītu ekonomiski nepieciešamos produktus - piemēram, lauksaimniecības produktus, būvmateriālus, degvielu, plastmasu un ķīmiskas vielas. DAC nodrošina arī sekvestrāciju -- spēju uzglabāt CO2 konstruktīviem nolūkiem --, pārvēršot to no draudiem par iespēju.
Piedevu ražošanas priekšrocības
Oglekļa noņemšanai no atmosfēras ir nepieciešama filtru, siltummaiņu, kondensatoru, gāzes separatoru un kompresoru sistēma. Daudzām no šīm sarežģītajām daļām ir vajadzīgas ģeometrijas, kas ir labi piemērotas piedevu ražošanai, kas ir efektīvāka un, iespējams, rentablāka nekā tradicionālās ražošanas metodes, un nodrošina ievērojamu DAC ierīču veiktspēju un ekonomiskus ieguvumus:
Dizaina optimizācija energoefektivitātei. Izmantojot piedevu ražošanas dizaina optimizācijas iespējas šīm oglekļa uztveršanas un izmantošanas sistēmām, mēs varam ievērojami palielināt veiktspēju un efektivitāti, tuvojoties enerģijas zudumiem.
Dizaina brīvība. Ātrā prototipu izgatavošana atbrīvo dizainus, lai izteiktu jaunas struktūras, kas nepieciešamas, lai efektīvi uztvertu un apstrādātu atmosfēras oglekli un izmantotu to, lai paveiktu kaut ko noderīgu.
sniegumu. Tas var ražot virkni sakausējumu ar augstas temperatūras izturību, izturību pret koroziju un augstu siltumvadītspēju.
Paplašināmība. Ātri piegādāts ar mērogojamu ražošanu, lai atbalstītu augsto pieprasījumu pēc aprīkojuma šajā jomā.
Piegādes ķēdes efektivitāte. Komponentu integrācija un vispārējais dizains ļauj racionalizēt kvalitāti un piegādes ķēdi. Mēs nevaram ignorēt oglekļa pēdas nospiedumu, ko rada vairāku piegādātāju izmantošana visā valstī, lai ražotu vienu komponentu.
Piedevu ražošana atbilst visām šādu reaktoru ražošanas prasībām un nodrošina lietojumus, kas risina dažādas oglekļa uztveršanas vajadzības.
Mikro turbīnu aprīkojums
Mikroturbīnas ir jauna tehnoloģija dažādās nozarēs, tostarp elektroenerģijas ražošanā. Tie piedāvā iespēju nodrošināt augsta spiediena, efektīvu gāzes un šķidruma piegādi nelielā formā ar minimālu enerģijas/oglekļa pēdas nospiedumu. Oglekļa uztveršanas efektivitāte ir ļoti līdzīga vispārējai elektroenerģijas ražošanas efektivitātei un ir atkarīga no ražošanas un enerģijas ievadīšanas.
Augsta veiktspēja, uzticama gaisa saspiešana un sistēmas spiediena stabilitāte ir ļoti svarīgas oglekļa uztveršanas sistēmu darbībai tagad un, vēl svarīgāk, nākotnē. Tā kā rūpnieciskās oglekļa uztveršanas sistēmas virzās uz vairāk komerciālu vienību un izkliedētu ražošanu un darbību, ir vēl svarīgāk izmantot jaunas, kompaktas turbīnu tehnoloģijas, lai nodrošinātu augstas efektivitātes maza mēroga darbības.
Mmehāniskais filtrs
Galvenā oglekļa uztveršanas sastāvdaļa ir vispirms "sagūstīt" oglekli ar strukturētiem mehāniskiem filtriem, kas parasti ir pārklāti ar oglekli piesaistošiem amīniem. Gaiss tiek iesūknēts sistēmā caur pirmo posmu, kas ir "tiešā gaisa kontakta" posms. Filtra, kas tieši saskaras ar gaisu, efektivitāti var maksimāli palielināt, izmantojot filtra struktūru, kas nodrošina maksimālu saskari starp ienākošo gaisu un filtra virsmu. Piedevu ražošana nodrošina šī filtra funkcionalitāti, kas var izraisīt augstu turbulences un sajaukšanās līmeni, kā arī lielu virsmas laukumu maksimālam gaisa kontaktam.
Hēst apmainītāju
Siltuma atkritumi ir izplatīta problēma oglekļa uztveršanā. Pirmajā tiešā saskares ar gaisu posmā uztvertais ogleklis ir jāiztukšo no mehāniskā filtra uz pakārtoto attīrīšanas posmu. Daudzos tehnoloģijas iemiesojumos tas tiek panākts, izlaižot oglekli no filtra ar spiediena tvaiku. Siltummaiņus var izmantot, lai noņemtu atlikušo siltumu no tvaika ģenerēšanas procesa un biežāk lejup pa straumi, lai samazinātu ar oglekli bagātā tvaika temperatūru, kas iziet no filtra stadijas. Turklāt jaunas siltuma apmaiņas stratēģijas apvienojumā ar pakārtoto destilāciju un rafinēšanas posmiem uztur procesu nemainīgā temperatūrā, lai uzturētu ķīmiskās reakcijas un ražotu oglekļa produktus.
Difuzora plāksne
Difuzora plāksnes parasti izmanto ķīmiskajā apstrādē, lai ņemtu gāzes vai šķidruma tilpumu un sajauktu to. Šķidruma difūzija darbojas kā gaismas kolimācijas jēdziens, kas ņem gaismas avotu un organizē enerģiju tā, lai gaisma izkliedētos paralēlos staru kūļa ceļos. Izkliedētāja plāksne ir ļoti līdzīga dārza šļūtenes sprinklera galvai, tā iepludinās haotisko šķidrumu strukturētā vienmērīgā plūsmā. Šķidruma difūzijas plāksnes ir svarīga procesa daļa, lai nodrošinātu vienmērīgu plūsmu un ar oglekli bagātu šķidrumu apstrādi, kad tie plūst cauri.
Piedevu ražošana ļauj liela apjoma difuzora plāksnēm nodrošināt augstas efektivitātes šķidruma izkliedi, galvenokārt pateicoties difuzora plākšņu formu, bet arī difuzora sprauslu formu ieviešanas dizaina sarežģītībai. Aizņemoties koncepcijas no aviācijas un kosmosa degvielas sprauslu dizaina un pusvadītāju kapitāliekārtu sprinkleru lietojumiem, aditīvi ražotas difuzora plāksnes var izgatavot 20 reizes ātrāk nekā tīru apstrādi.
Dzesētāji un destilatori
Ar oglekli bagāto produktu, kas iziet no filtrēšanas stadijas, var uzskatīt par "netīru", un pirms tā izmantošanas ir nepieciešama turpmāka apstrāde. Šo netīrās oglekļa pārstrādi var veikt ārpus atsevišķas sistēmas, taču tas nozīmē, ka loģistikas laikā, savācot un transportējot netīrās oglekļa produktus uz otrreizējās pārstrādes iekārtām, rodas vairāk oglekļa. Visvērtīgākajās un daudzsološākajās oglekļa uztveršanas sistēmās ir zināmā mērā integrēta netīro oglekļa produktu pārstrāde, lai oglekļa uztveršanas sistēmas iznākumā būtu iekļauti tīri izmantojami oglekļa produkti un droši ūdens bāzes blakusprodukti.
Rafinēšanas rūpnīcu torņi, ieskaitot destilatorus un siltummaiņus ar integrētu dzesēšanu, tradicionāli ir salīdzinoši sarežģīti montēt, ar desmitiem lokšņu metāla korpusu un pakāpju (līdz simtiem jardu līkumiem), kā arī desmitiem atloku, veidgabalu, kolektoru, var būt apstrādāti vai atlieti. Tas viss ir jāiegūst un jāsamontē, vēl vairāk palielinot kopējo oglekļa izlaidi un piesārņojumu, ko rada tikai detaļu izgatavošana un montāža.
Papildu ražošana nodrošina plašu komponentu integrācijas un vispārējā dizaina klāstu, kas ļauj būtiski integrēt un racionalizēt piegādes ķēdi. Tas arī nodrošina funkcionālus, efektīvus dizainus, kas paātrina apdares posmu un nodrošina lielāku jaudu mazākā formā.
Kolektori (šķidrums, gāze un tvaiks)
Oglekļa uztveršana ir ķīmisks process, kas ietver šķidrumu un gāzu kombināciju ar ķīmiju, temperatūru un spiedienu. Kolektoriem ir daudz pielietojumu oglekļa uztveršanā, sākot no ķimikāliju piegādes procesa kamerās, līdz efektīvai dzesēšanas šķidruma sadalei līdz aktīvajiem dzesēšanas komponentiem, piemēram, siltummaiņiem, un vispārīgiem gāzes sadales lietojumiem. Šo detaļu ražošanu apgrūtina nevis prasība pēc ķīmiskās izturības vai īpašiem kosmosa kvalitātes materiāliem, bet gan nepieciešamība uzturēt spiediena izlīdzināšanu daudzās atzarojuma līnijās un pat pārnest šķidrumus caur procesa kameru. Efektīva sazarošana viens pret daudziem un vienmērīga šķidruma plūsma kopā ar telpas un montāžas ierobežojumiem ir ģeometriska problēma, kurā piedevu ražošanai ir unikālas priekšrocības, un kosmosa, aizsardzības un pusvadītāju rūpniecība tagad izmanto šo tehnoloģiju. Plašā ieviešana ir pierādījums. .
Iespēja, ka nākotnē varēsim vieglāk elpot
Tieša gaisa uztveršana un attīrīšana ir galvenās tehnoloģijas atmosfēras oglekļa līmeņa uzlabošanai, un piedevu ražošana pašlaik padara tehnoloģiju ievērojami efektīvāku. Šajā sakarā 3D Systems galveno risinājumu vadītājs teica: "3D Systems un AirCapture ir sasnieguši garu ceļu savā sadarbībā, piesaistot piedevu ražošanu, lai ātri atkārtotu un izveidotu ražojamus komponentus. Augstas efektivitātes ģeometrijas, kas tiek izmantotas procesa skurstei un siltuma apmaiņai, palielinās. uztveršanas efektivitāti, vienlaikus samazinot formas faktoru un nospiedumu, padarot tehnoloģiju viegli uzstādāmu un galu galā paplašināšanu. Turpinot izmantot progresīvas ražošanas metodes un projektēšanas rīkus, mēs uzskatām, ka ir vieglāk saprast, ka klimats joprojām var būt ērts un dzīvotspējīgs nākamajām paaudzēm.