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利用氢气的节能型CO2回收技术的开发!将火力发电站等的废气混合气化,直接用作燃料和化学产品原料

1.要点

➢为应对全球变暖,需要降低大气中的二氧化碳(CO2)浓度,并期望开发一种可减少CO2集中排放源处能量消耗的CO2回收技术。➢在一般用于从燃烧废气中回收CO2的胺吸收法中,开发出一种通过向再生塔供给H2以高效分离CO2的“H2汽提再生技术”,成功使再生塔温度大幅降低。 ➢通过组合使用该研究小组开发的“相分离型吸收剂”,实现了世界最高水平的节能化,所用能量仅为现有技术的四分之一。 ➢期望通过使用可再生能源产生的H2,加速将燃烧废气中的CO2再利用为各种碳化合物的技术开发,并为碳循环做出贡献。

在JST战略性创造研究推进事业的尖端低碳化技术开发(ALCA)中,名古屋大学的町田洋助教等人组成的研究小组开发了一种可以大幅降低从火力发电厂的废气等中回收并利用温室效应气体二氧化碳(CO2)所需能量的技术。

以往,CO2的回收需要超过100℃的热量和大量的能源(3~4GJ(千兆焦耳)/ton-CO2),因此急需开发一种节能技术。

该研究小组开发了一种前所未有的CO2回收技术,即向再生塔注1)供给氢气(H2)的H2汽提再生技术注2)。根据该技术,明确了可以在低于100℃温度(85℃)下将燃烧废气置换为CO2/H2气体。而且,通过结合使用废热利用技术和反应热回收技术,可以进一步减少能量。此外,通过结合使用该研究小组开发的相分离型吸收剂,得到了世界最高水平的节能效果,其中,再生塔温度为60℃,分离回收能量小于1GJ/ton-CO2

该技术有望对将燃烧废气中的CO2和可再生能源产生的H2合成甲烷、甲醇或汽油等的技术有所帮助,为碳循环做出贡献。

本研究成果已于2020年6月2日(美国东部夏令时)发表于美国化学会期刊《ACS ustainable Chemistry&Engineering》的电子版。

本成果所涉及的项目、研究领域和研究课题如下:
战略性创造研究推进事业的尖端低碳化技术开发(ALCA)研究领域:碳循环化学系统的高效化 (运行总结:辰巳敬 产品评价技术基础机构理事长) 研发课题名:相分离型节能CO2吸收剂的开发 研发代表人:町田洋(名古屋大学大学院工学研究科助教) 研发时间:2015年10月~2022年3月 本项目中,JST为在中长期内持续稳定地推进温室效应气体的排放削减,以创建一种可实现突破并颠覆现有概念的“改变游戏规则的技术”为目标,在新的科学和技术知识的基础上进行研发以创建在减少温室效应气体方面具有巨大潜力的的技术。

2.研究背景和经过

为了在各国政府根据《巴黎协定》加强温室气体排放法规的过程中保持并增强产业竞争力,产业界期望开发一种低成本的CO2减排技术。

CO2捕集与封存(CO2 Capture and Storage:CCS)注3)技术被认为是一种有效手段,但所需成本和能源依然很高,而低成本化和节能化是技术能够在社会得以实施的关键。另外,近年来,对将回收的CO2资源化并循环利用的CO2捕集和利用(CO2 Capture and Utilization:CCU)注4)技术的开发已经超越了CCS。但是,同时也需要开发一种可减少分离和回收CO2

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