Hiilidioksiidin kierrätys

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Eikö tässä olisi lähes täydellinen energiaratkaisu synteettisten polttoaineiden valmistukseen, kierrätetään hiilidioksiidi. Bosch-reaktiolla hajoitetaan hiilidioksiidi hiileksi, vesikaasureaktiolla saadaan poltettavaa kaasua, Fischer-Trops menetelmällä jatkojalostus nestemäiseksi polttoaineeksi. Prosessi vaatii enimäkseen lämpöä jota saamme maapallolle yli tarpeen auringosta. Eikä kasvihuoneilmiö pahene.

Bosch-reaktio on hiilidioksidin ja vedyn välinen kemiallinen reaktio, jonka tuloksena syntyy hiiltä ja vettä. Reaktiota voidaan kiihdyttää käyttämällä sopivaa katalyyttia, kuten rautaa, kobolttia, nikkeliä tai ruteniumia.

Bosch-reaktio koostuu kahdesta vaiheesta. Ensimmäisessä reaktiossa hiilidioksidi reagoi vedyn kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja vettä:

CO2 + H2 → CO + H2O
Toisessa vaiheessa hiilimonoksidi reagoi edelleen vedyn kanssa, jolloin muodostuu hiiltä ja vettä:

CO + H2 → C + H2O
Reaktioyhtälössä nämä vaiheet yhdistetään usein samaan yhtälöön:

CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(l)
Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org/wiki/Bosch-reaktio

Vesikaasureaktio on reaktio C + H2O = H2 + CO jossa vesi reagoi hiilen kanssa muodostaen vetyä tuhannen asteen yläpuolella.
Vesikaasu 2. reaktio CO + H2O = CO2 + H2 tapahtuu neljänsadan asteen tietämillä katalyytin (esim. rauta) avittamana.
Reaktiot ovat tärkeitä mm. synteettisten biopolttoaineiden valmistamisessa

Sivut

Kommentit (17)

Piett
Seuraa 
Viestejä771
Liittynyt12.4.2007

Mistä energia saadaan tähän? Aurinkoa ehdotit, mutta tällä hetkellä sillä tehdään prosentin sadasosa kulutetusta energiasta (noinniinkuin ilman välikäsiä).

Vierailija

Optiikallahan tuon lämpötilan saisi nousemaan riittäväksi reaktioille, lasi on halpaa. Auringon antama energia on noin kilowatti neliömetrille, suurin ongelma aurinkoenergiassa on sen pitkäaikainen varastointi ja siirto. Neliökilometriltä saisi jo teoriassa 1000 megawattia tunnissa.

Piett
Seuraa 
Viestejä771
Liittynyt12.4.2007

Suurin ongelma taitaa olla auringonvalon muuttaminen sähköksi kyllin halvalla.

Kyllähän sille ottajia olisi, mutta realiteetti on :

0.04%:sta on matkaa ylös.

Joku proffa se joskus luelmoi, että paneelin pitäisi olla hinnaltaan suurinpiirtein maalikerroksen hintaista, että sillä suurta muutosta saataisiin aikaan. Nythän on kyllä tullut/tulossa "printattavaa" kennoa, mutta siitä en tiedä sen enempää, google kertoo.

Siirrosta sen verran, että HVDC systeemillä luvattiin afrikasta siirtää sähköä eurooppaan 10-20% menetyksillä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
ttszz
Eikö tässä olisi lähes täydellinen energiaratkaisu synteettisten polttoaineiden valmistukseen, kierrätetään hiilidioksiidi. Bosch-reaktiolla hajoitetaan hiilidioksiidi hiileksi, vesikaasureaktiolla saadaan poltettavaa kaasua, ...

CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(l)
Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org/wiki/Bosch-reaktio

Vesikaasureaktio on reaktio C + H2O = H2 + CO jossa vesi reagoi hiilen kanssa muodostaen vetyä tuhannen asteen yläpuolella.
Vesikaasu 2. reaktio CO + H2O = CO2 + H2 tapahtuu neljänsadan asteen tietämillä katalyytin (esim. rauta) avittamana.




Mihin nyt pyrit? Ensin otat hiilidioksidia ja vetyä (mistä ajattelit ottaa näitä, hiilidioksidia saa fossiilisista polttoaineista, joita ilmeisesti on kuitenkin tarkoitus välttää, ja vety pitää tehdä isolla energialla). Sitten teet tehtaan jolla muutat ne vedeksi ja hiileksi. Ne rahdataan naapuritehtaseen, jossa niistä tehdään taas vetyä ja hiilidioksidia. Ihan heti en näe moisessa tehtailussa järkeä, mutta varmaan tuo sopisi erinomaisesti joksikin Keskustapuolueen junailemaksi aluepoliittiseksi sovellukseksi, joka ei tuota mitään ja jonka veronmaksajat maksavat (ja puolueen herrat kavereineen vetävät muhkeat optiot välistä).

Fischer-Trops menetelmällä jatkojalostus nestemäiseksi polttoaineeksi. Prosessi vaatii enimäkseen lämpöä jota saamme maapallolle yli tarpeen auringosta. Eikä kasvihuoneilmiö pahene

Auringosta tulee lämpöä, mutta energiatiheys on kovin pieni korkeaa lämpötilaa vaativille prosesseille. Toisin kuin väität, optiikka on erittäin kallista. Halvin tapa nostaa Auringonvalon intensiteettiä on käyttää peilejä, mutta sekin on tavattoman kallista ja epäkäytännöllistä verrattuna halpoihin fossiilisiin polttoaineisiin. Muutenkin Auringon valon ajallisesti epäjatkuva luonne tekee tehtaista kannattamattomia. Jos pyritään johonkin tuottoon aikayksikössä, tehdas pitää mitoittaa noin kolminkertaiselle huipputuotolle niilläkin alueilla, joilla aurinkoisia päiviä on 95 % päivistä. Se lisää kustannuksia verratuna sähköllä tai fossiilisilla kolmessa vuorossa toimivaan tehtaasen verrattuna.

Ehkä joskus fossiilisten polttoaineiden käydessä liian kalliiksi, tuollaisiin epätoivoisiin ratkaisuihin joudutaan turvautumaan. Siihen asti ne eivät pärjää talouden sanelemassa maailmassa.

Vierailija

Eiköhän tässäkin asiassa kannattaisi ottaa mallia luonnosta. Eli kasvit käyttävät klorofylliä ko. operaation suorittamiseen. Eivätkä ne tarvitse mitään korkeita lämpötiloja.

Joten ratkaisu on itsestään selvä.
1. vaiheessa CO2:sta voidaan imeä ilmakehästä kasvimassan avulla. Eli puun poltto pitäisi kieltää. Mutta puusta tehtyjä tuotteita pitäisi suosia. Ja samaten reippaasti metsittää jo hakattuja alueita-> hiiltä varastoituu puusta tehtyihin tuotteisiin ja uusiin metsiin.
2. vaiheessa kunhan ensin klorofyllin rakenne selvitetään riittävän tarkasti että klorofyllin synteesi onnistuu niin homma voidaan hoitaa synteettisellä klorofyllillä.
3. vaiheessa kunhan saadaan tarkasti selville miten klorofylli toimii, niin hommaa voidaan tehostaa synteettisellä superklorofyllillä.

totinen
Seuraa 
Viestejä4876
Liittynyt16.3.2005
ttszz

Bosch-reaktio on hiilidioksidin ja vedyn välinen kemiallinen reaktio, jonka tuloksena syntyy hiiltä ja vettä. Reaktiota voidaan kiihdyttää käyttämällä sopivaa katalyyttia, kuten rautaa, kobolttia, nikkeliä tai ruteniumia.

Bosch-reaktio koostuu kahdesta vaiheesta. Ensimmäisessä reaktiossa hiilidioksidi reagoi vedyn kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja vettä:

CO2 + H2 → CO + H2O
Toisessa vaiheessa hiilimonoksidi reagoi edelleen vedyn kanssa, jolloin muodostuu hiiltä ja vettä:

CO + H2 → C + H2O
Reaktioyhtälössä nämä vaiheet yhdistetään usein samaan yhtälöön:

CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(l)
Haettu osoitteesta http://fi.wikipedia.org/wiki/Bosch-reaktio

Vesikaasureaktio on reaktio C + H2O = H2 + CO jossa vesi reagoi hiilen kanssa muodostaen vetyä tuhannen asteen yläpuolella.
Vesikaasu 2. reaktio CO + H2O = CO2 + H2 tapahtuu neljänsadan asteen tietämillä katalyytin (esim. rauta) avittamana.
Reaktiot ovat tärkeitä mm. synteettisten biopolttoaineiden valmistamisessa


Miksi ei voi käyttää käänteistä vesikaasu shift reaktiota
CO2 + H2 -> CO + H2O delta h = 41,15 kJ/mol

Piett
Seuraa 
Viestejä771
Liittynyt12.4.2007
totinen
Piett
Suurin ongelma taitaa olla auringonvalon muuttaminen sähköksi kyllin halvalla.
Ei auringon valoa tarvitse muuttaa sähköksi, on olemassa tapoja muuttaa auringonvalo suoraan vedyksi.

Millä hyötysuhteella/hinnalla?

Ja ellen ihan väärässä ole, on vedyn kanssa ongelmia säilytyksen, siirron ja käytettävyyden kanssa. Vai onko lähiaikoina tapahtunut jotain mullistavaa mikä on mennyt minulta ohi?

totinen
Seuraa 
Viestejä4876
Liittynyt16.3.2005
Neutroni
Ensin otat hiilidioksidia ja vetyä (mistä ajattelit ottaa näitä, hiilidioksidia saa fossiilisista polttoaineista, joita ilmeisesti on kuitenkin tarkoitus välttää, ja vety pitää tehdä isolla energialla). Sitten teet tehtaan jolla muutat ne vedeksi ja hiileksi. Ne rahdataan naapuritehtaseen, jossa niistä tehdään taas vetyä ja hiilidioksidia. Ihan heti en näe moisessa tehtailussa järkeä, mutta varmaan tuo sopisi erinomaisesti joksikin Keskustapuolueen junailemaksi aluepoliittiseksi sovellukseksi, joka ei tuota mitään ja jonka veronmaksajat maksavat (ja puolueen herrat kavereineen vetävät muhkeat optiot välistä).
Käänteinen vesikaasu shift menetelmä olisi vain yksi vaihe polttoainetehtaan prosessissa.

Neutroni

Auringosta tulee lämpöä, mutta energiatiheys on kovin pieni korkeaa lämpötilaa vaativille prosesseille.
Minusta gigawatti neliökilometriltä on aika tehokasta. Auringonvaloa voidaan keskittää peileillä noin 800 C:n lämpötilaan.

Neutroni
Sekin on tavattoman kallista ja epäkäytännöllistä verrattuna halpoihin fossiilisiin polttoaineisiin. Muutenkin Auringon valon ajallisesti epäjatkuva luonne tekee tehtaista kannattamattomia. Jos pyritään johonkin tuottoon aikayksikössä, tehdas pitää mitoittaa noin kolminkertaiselle huipputuotolle niilläkin alueilla, joilla aurinkoisia päiviä on 95 % päivistä. Se lisää kustannuksia verratuna sähköllä tai fossiilisilla kolmessa vuorossa toimivaan tehtaasen verrattuna.
Mutta jos fossiilisten polttoaineiden käyttö johtaa ilmastollisiin mullistuksiin, niin lasku voi olla eksponentiaalinen. Lisäksi fossiiliset polttoaineet eivät ole ikuisia, jopa hiilen riittävyydestä on alettu lausua epäilyjä.

Neutroni
Ehkä joskus fossiilisten polttoaineiden käydessä liian kalliiksi, tuollaisiin epätoivoisiin ratkaisuihin joudutaan turvautumaan. Siihen asti ne eivät pärjää talouden sanelemassa maailmassa.
niinpä.

totinen
Seuraa 
Viestejä4876
Liittynyt16.3.2005
Piett

Millä hyötysuhteella/hinnalla?

Nykyisillä menetelmillä:

http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=10922&page=52

Uusista menetelmistä ainakin titaanioksidin valonherkkyyden säätelyyn perustuva aurinkokennotyyppinen veden elektrolyysilaitteiston arvellaan kilpailevan hinnallaan tämän hetken edullisimman menetelmän eli maakaasun höyryreformoinnin kanssa.

Piett
Ja ellen ihan väärässä ole, on vedyn kanssa ongelmia säilytyksen, siirron ja käytettävyyden kanssa. Vai onko lähiaikoina tapahtunut jotain mullistavaa mikä on mennyt minulta ohi?
Siksi se onkin kätevää muuntaa hiilidioksidin kanssa polttoaineeksi. Mutta kyllä vedynkin varastointi kehittyy.

Vierailija

Saharan pinta-ala on 10 miljoonaa neliökilometriä joutomaata, aurinkoisia päiviä riittää ja gigawatti neliökilometriltä, siitä riittää haaskattavaksikin. Hiiltä saadaan ilmasta jossa sitä on tällä hetkellä liikakin. Vety saadaan vesikaasu-reaktiolla hiilestä ja vesihöyrystä. Vedyn varastointi on vaikeaa nyky tekniikalla, mutta hiileen sidottuna se saadaan nestemäiseen muotoon eli hiilivedyksi. Onko peilin valmistaminen kallista?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
ttszz
Saharan pinta-ala on 10 miljoonaa neliökilometriä joutomaata, aurinkoisia päiviä riittää ja gigawatti neliökilometriltä, siitä riittää haaskattavaksikin.



Ei se maa-alan puuteesen kaadu, vaan siihen että neliökilometrimittakaavassa mikä tahansa alkaa maksaa järjettömiä nin valmistaa kuin ylläpitää. Jos Aurinkoenergia olisi todelisuudessa helposti ja halvalla hyödynnetävää, sitä varmasti hyödynnettäisiin. Ja keskimääräisen tehon voi laskea suosiolla noin kolmasosagigawatiksi, aamu, ilta ja yö saapuvat Saharaankin.

Hiiltä saadaan ilmasta jossa sitä on tällä hetkellä liikakin.



Miten ja millä hinnalla hiilidioksidia voidaan erottaa ilmasta? Sitä on kuitenkin hirvittävän vähän, alle promille.

Vety saadaan vesikaasu-reaktiolla hiilestä ja vesihöyrystä.



Hiilidioksidin hajottaminen vaatinee aika eksoottisia olosuhteita. Jos hajotat sen vedyllä, kulutat yhtä paljon vetyä kun hiilen ja veden reaktio tuottaa.

Vedyn varastointi on vaikeaa nyky tekniikalla, mutta hiileen sidottuna se saadaan nestemäiseen muotoon eli hiilivedyksi.



Tuo on epäilemättä se keino, miten keinotekoinen polttoainetuotanto toteutuu jos toteutuu. Vetyä ei ole järkeä käyttää sellaisenaan.

Onko peilin valmistaminen kallista?



Ei se paljoa maksa per neliömetri, mutta neliökilometrien peilittäminen, peilien kääntölaitteisto ja peilien puhdistus ja laitteiston ylläpito ei ole enää ilmaista. Jos se olisi halvempaa kun pumpata öljyä maasta, Sahara olisi täynnä voimaloita. Kuinka hyvällä hyötysuhteella tuollaiset valolla tai kuumuudella aikaansaatavat reaktiot toimivat? Paljonko neliökilometriltä saadaan todellista energiaa.

totinen
Minusta gigawatti neliökilometriltä on aika tehokasta. Auringonvaloa voidaan keskittää peileillä noin 800 C:n lämpötilaan.



Vertaa arvoa esimerkiksi nykyaikaisen voimalaitoksen tai öljynjalostamon tuottoon pinta-alayksikkö kohti.

Mutta jos fossiilisten polttoaineiden käyttö johtaa ilmastollisiin mullistuksiin, niin lasku voi olla eksponentiaalinen.



Tuo on totta, mutta en silti usko tiedon tuollaisen mahdollisuuden olemassaolosta merkittävästi hidastavan fossiilisten polttoainevarojen käyttöä. Kaikki helposti saatavat varat, mukaanlukien hiilivarat Antarktiksella ja merenpohjan metaanihydraatit, tullaan polttamaan muutaman sukupolven aikana, vaikka länsimaat tällä hetkellä yrittävätkin hieman hillitä kulutusta. Geologisesti ja ilmastollisesti se on samantekevää, vapautuuko hiili ilmakehään 50 vuotta aikaisemmin tai myöhemmin. Ero on vain siinä, maksavatko laskun lastenlapsemme vai heidän lastenlapset. Mutta tämän päivän kvartaalitalouden budjeteissa se lasku ei näy, mikä se sitten tuleekin summaltaan olemaan, eikä siten vaikuta merkittäviin päätöksiin.

Lisäksi fossiiliset polttoaineet eivät ole ikuisia, jopa hiilen riittävyydestä on alettu lausua epäilyjä.



No eivät ole, ja sitten kun niiden hinta nousee, muut energiatekniikat tulevat kannattavammiksi. Aurinkoenergia tuskin kuitenkaan niin kauan kun uraania ja toriumia riittää, ja niitä kai on sadoiksi vuosiksi. Energian kohoavat hinta tekee myös fuusion houkuttelevammaksi. Ei silläkään muita oleellisia esteitä taida olla, kun se, ettei sitä vielä tarvita niin ei sen kehittämiseen haluta panostaa. Jos iso suurvalta päättäisi ottaa sen tosissaan tavoitteekseen (Apollo-projektin tapaan, jossa ei kyselty mitä joku asia maksaa, vaan kuinka nopeasti sen voi tehdä), voimalat jauhaisivat sähköä 20 vuoden kuluttua.

Mutta kehitysmaat käyttävät jokaisen hiilenmurun mikä maasta löytyy, ja sitten polttavat jokaisen puun ja näreen, mikä maasta kasvaa. Mitä se sitten vaikuttaa ilmastoon, jää nähtäväksi.

Mutta kyllä vedynkin varastointi kehittyy.

Miten se on kehittynyt viimeisen 30 vuoden aikana? Kryogeeniset säiliöt ja menetelmät suurten nestevetymäärien tuotantoon ja käsittelyyn kehitettiin avaruusajan alkuaikoina ja teräksiset kaasupullot ovat vielä paljon vanhempia. Vetyä hilaansa säilöviä eksoottisia metalliseoksia taitaa olla kehitetty, mutta on täysin järjetöntä haihattelua kuvitella, että kilon vetyä sataa metallikiloa kohti säilövistä huippuharvinaisista ja -kalliista alkuaineista tehdyillä niobium-lantanium-unobtanium-lejeeringeillä koskaan tehdään ainoatakaan kaupallisesti merkittävää tuotetta.

Vierailija

Mielenkiintoista historiaa, kuinka pitkällä oltaisiinkaan synteetisten poltoaineiden valmistuksessa jos Amerikkalaiset eivät olisi haudanneet Saksalaisten tietotaito aikoinaan. Syykin on ilmeinen, Amerikkalaisten oma öljyteollisuus. Nyt näistä puhutaan kolmannen sukupolven biopolttoaineina.

Historia
Saksalaisten Kaiser Wilhelm -instituutin tutkijoiden Franz Fischerin ja Hans Tropschin keksittyä menetelmän 1920-luvulla siihen on tehty monia muutoksia ja säätöjä. Nykyään termi Fischer-Tropsch käsittää monia samankaltaisia prosesseja (Fischer-Tropsch-synteesi tai Fischer-Tropsch kemia).

Menetelmä keksittiin Saksassa 1920-luvulla nestemäisten polttoaineiden tuottamiseksi. Saksalla oli paljon hiiltä, mutta vain vähän öljyä. Saksa ja Japani käyttivät menetelmää Toisen maailmansodan aikana vaihtoehtoisten polttoaineiden tuottamiseen. Saksan vuosittainen synteettisen polttoaineen tuotanto saavutti yli 124 000 barrelia päivässä eli noin 6,5 miljoonaa tonnia vuonna 1944 [1].

Sodan jälkeen vangitut saksalaiset tiedemiehet värvättiin Operaatio Paperclipin kautta jatkamaan työtään synteettisten polttoaineiden parissa Yhdysvalloissa Yhdysvaltojen kaivosviraston Synteettiset nestepolttoaineet -ohjelman alaisuudessa.

totinen
Seuraa 
Viestejä4876
Liittynyt16.3.2005
Neutroni
ttszz
Hiiltä saadaan ilmasta jossa sitä on tällä hetkellä liikakin.



Miten ja millä hinnalla hiilidioksidia voidaan erottaa ilmasta? Sitä on kuitenkin hirvittävän vähän, alle promille.

totinen
Mutta kyllä vedynkin varastointi kehittyy.

Miten se on kehittynyt viimeisen 30 vuoden aikana? Kryogeeniset säiliöt ja menetelmät suurten nestevetymäärien tuotantoon ja käsittelyyn kehitettiin avaruusajan alkuaikoina ja teräksiset kaasupullot ovat vielä paljon vanhempia. Vetyä hilaansa säilöviä eksoottisia metalliseoksia taitaa olla kehitetty, mutta on täysin järjetöntä haihattelua kuvitella, että kilon vetyä sataa metallikiloa kohti säilövistä huippuharvinaisista ja -kalliista alkuaineista tehdyillä niobium-lantanium-unobtanium-lejeeringeillä koskaan tehdään ainoatakaan kaupallisesti merkittävää tuotetta.



Tämä on uusin askel:
Physorg
Rounding up gases, nano-style
A new process for catching gas from the environment and holding it indefinitely in molecular-sized containers has been developed by a team of University of Calgary researchers, who say it represents a novel method of gas storage that could yield benefits for capturing, storing and transporting gases more safely and efficiently.

“This is a proof of concept that represents an entirely new way of storing gas, not just improving on a method that already exists,” said U of C chemistry professor George Shimizu. “We have come up with a material that mechanically traps gas at high densities without having to use high pressures

http://www.physorg.com/news121085616.html

Tuossa ei käytetä "huippuharvinaisia ja -kalliista alkuaineista tehtyjä niobium-lantanium-unobtanium-lejeerenkejä", vaan edullista

barium organotrisulfonate

Mutta toisaalta, miksi varastoida vetyä jos siitä voi tehdä polttoainetta paikanpäällä.

Niin, se hiilidioksidikin mainitaan:

Physorg
“These materials could help push forward the development of hydrogen fuel cells and the creation of filters to catch and store gases like CO2 or hydrogen sulfide
Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
totinen

Tuossa ei käytetä "huippuharvinaisia ja -kalliista alkuaineista tehtyjä niobium-lantanium-unobtanium-lejeerenkejä", vaan edullista
barium organotrisulfonate

Edullista tosiaan, barium maksaa 1300 $ per kilo [http://www.ktf-split.hr/periodni/en/ba.html]. Tuo on puhtaan metallin hinta, mutta varmaan aika pieni osa kustannuksista liittyy bariumin pelkistämiseen.

Ja jos autoteollisuus alkaa haluta sata kiloa bariumia jokaisen uuteen autoon, onko metallia edes löydettävissä siinä määrin. Juuri tuollaiset bariumit ovat sitä mitä tarkoitin unobtaniumilla, täysin mahdottomia materiaaleja ajatellen globaalin massatuotannon tarpeita.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat