Учёные Пермского Политеха снизили выбросы CO2 на газотурбинных электростанциях

В России насчитывается свыше 300 газотурбинных электростанций, таких как ГТЭС-25П, которые при сжигании ископаемого топлива выделяют значительные объёмы углекислого газа. Этот газ, накапливаясь в атмосфере, усиливает парниковый эффект и способствует глобальному потеплению. Ежегодно одна такая станция выбрасывает около 1,3 миллиона тонн CO2, а общий объём выбросов по стране достигает почти 400 миллионов тонн. В связи с этим возникла необходимость внедрения новых технологий для снижения углеродного следа.

Учёные Пермского Политеха предложили инновационный метод, позволяющий уменьшить вредные выбросы на 45% и одновременно производить ценный химический продукт — диметиловый эфир. Эта разработка открывает перспективы для снижения экологической нагрузки энергетической сферы России и выполнена в рамках программы «Приоритет-2030».

Газотурбинные электростанции ГТЭС-25П мощностью 25 МВт широко применяются в промышленности. В качестве рабочего тела используется атмосферный воздух, который поступает в камеру сгорания и смешивается с природным или отбензиненным газом. Продукты горения проходят через турбину высокого давления и силовую турбину, приводящую в действие генератор, затем выбрасываются в атмосферу.

Исследования ПНИПУ показали, что одна такая станция выбрасывает более 1,3 миллиона тонн углекислого газа ежегодно, а суммарные выбросы электростанций этого типа в России достигают почти 400 миллионов тонн. Эти объёмы усиливают парниковый эффект, вызывая изменения климата, режима осадков, уровня океанов и нанося вред живым организмам и здоровью человека.

Для снижения углеродного следа существуют разные подходы: применение низкоуглеродного или водородсодержащего топлива, внедрение малоэмиссионных камер сгорания, а также технологии улавливания и утилизации CO2. В своей работе учёные Пермского Политеха сосредоточились на последнем направлении, пояснил Никита Кифель, ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.

Выделенный из дымовых газов углекислый газ может использоваться для закачки в нефтяные пласты для увеличения добычи или служить сырьём для получения химических соединений. Одно из перспективных направлений — синтез диметилового эфира. Этот простой эфир применяется в России как хладагент в холодильных и кондиционирующих системах, а в странах Азии считается экологичной альтернативой дизельному топливу. Дополнительно диметиловый эфир используется в химической промышленности при производстве пластмасс и лекарств.

Пермские учёные разработали технологическую схему превращения углекислого газа из дымовых газов в диметиловый эфир. Процесс включает улавливание CO2 с помощью аминовых растворов-абсорбентов, преобразование в синтез-газ — смесь водорода и оксида углерода, из которого получают метанол и затем диметиловый эфир.

Доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Юлия Мозжегорова отметила, что основные этапы технологии широко известны промышленности, но сложность заключается в получении синтез-газа из CO2, требующем высоких температур (около 700 градусов) и значительных затрат топлива, что ведёт к новым выбросам CO2. Это важно учитывать при оценке эффективности метода.

Опыты показали, что предлагаемая технология позволяет сократить выбросы CO2 на 45% с одной электростанции и производить до 1,2 миллиона тонн диметилового эфира ежегодно, если синтез-газ получают с помощью углекислотной конверсии метана.

Этот подход особенно полезен промышленным предприятиям с газотурбинными электростанциями, предоставляя возможность не только значительно уменьшить выбросы углекислого газа, но и получать востребованный на рынке углеводородов дополнительный полезный продукт.

Читайте также: