Проф. Жеко Генев предложи ефективно решение на проблема с въглеродния диоксид, изхвърлян от топлоелектрическите централи
Идеята за изграждане на пилотна инсталация в ТЕЦ Марица изток 2, чиято цел е улавянето на въглеродния диоксид от димните газове и физико-химичното им преобразуване в продукти, които имат търговско приложение в промишлеността и енергетиката беше представена на пресконференция в Стара Загора. Научната разработка е от старозагорската фирма Елфитех и на ръководителя ѝ проф. Жеко Ганев.
Той представи иновативно в световен мащаб решение на екологичния проблем с отделянето на въглероден диоксид в атмосферата - газ, който има парников ефект за планетата и нарушава екологичното равновесие. Откритието и технологията му позволяват отделеният при горивните процеси на въглищните топлоелектрически централи въглероден диоксид да бъде уловен, преобразуван във въглероден оксид и в последствие в метан. Този газ може да се използва като гориво в допълнително изградени турбини - отново за производството на електроенергия, като е по-ефективен от горенето на лигнитните въглища. Това води и до по-ниска цена на добитата електрическа енергия.
По време на пресконференцията в сградата на Община Стара Загора, в присъствието на кмета Живко Тодоров и на синдикални лидери, проф. Жеко Ганев разясни физико-химичните параметри на процеса и мотивира икономическата му логика. Неговата фирма Елфитех има 4 защитени патента, които са свързани с иновацията и други три са в процес на одобрение, като някои от патентите са за защита на технологията на европейско ниво.
Важно в случая е, че има и икономическа логика при промишленото приложение на технологията, при чиито процес чрез въртящи се електроди, при много високо налягате и температура, в рамките на милисекунди въглеродният диоксид се преобразува до метан. Процесът протича при влиянието на зеолитен катализатор, с влагането на водород и на вода, обясни проф. Жеко Ганев. Резултатът е, че произведената по този начин електрическа енергия е значително по-евтина, като заедно с това се решава и проблемът със замърсяването на атмосферния въздух, без да се налага депониране на уловените обеми въглероден диоксид.
Икономическата и социалната логика от прилагането на иновативната технология биха довели до запазване на комплекса Марица изток и продължаване на използването на въглищата за добив на електрическа енергия, чрез горене в сега съществуващите мощности на топлоелектрическите централи, но без да се отделят вредните за атмосферата газове. Ще отпадне и нуждата от работата на сероочистващите инсталации, което също води до икономия на средства.
Изграждането на пилотната инсталация в ТЕЦ Марица изток 2 ще струва 10 милиона лева и реално представлява макет в мащаб 1:20 спрямо Шести енергоблок на ТЕЦ-а. Финансирането може да бъде осигурено от страна на Българския енергиен холдинг, но в сумата не влиза цената на газовата турбина, която може да бъде от модерен тип със 70% коефициент на полезно действие при процеса на горене и производство на електрическа енергия. Според първоначалните разчети, изграждането на инсталации за улавяне на въглероден диоксид от всеки от енергийните блокове на ТЕЦ Марица изток 2 ще струва между 95 и 105 милиона лева за всеки един от тях. Това обаче означава спестяване на сумите, които сега централата дължи за отделените в атмосферата парникови газове, заради 97% утилизиране на въглеродния диоксид.
Изграждането на пилотната инсталация може да се извърши в срок от 15 месеца и дейността е по силите на металообработващи предприятия, намиращи се в Кърджали или от заводите на Металик в Стара Загора, уточни проф. Жеко Ганев.
* * *
Жеко Ганев е професор по електрофизика. Има множество патенти и основен принос за "вкарването" на озона като работеща технология в България за дистанционното измерване на замърсителите на околната среда и др. Работил е в БАН и в един от най-големите институти на Русия в областта на плазмената химия и физикохимията. Има две докторски дисертации в областта на нискотемпературната плазма и в оптикоелектрониката. От 29 години ръководи фирма за физико-химични водни технологии ЕлфиТех ООД - Стара Загора, която е произвела над 1100 физико-химични пречиствателни станции за страната и света.
ЕлфиТех ООД е с предмет на дейност електрохимия. В този широк диапазон влизат електрохимичното третиране на полимери, дървесина и текстил. От 1994 г. в дейността на фирмата се включва обработка и стабилизация на питейни води чрез електохимични технологии, а от 1998 г. тя се занимава и с пречистване на силно замърсени промишлени отпадъчни води. Технологиите, които фирмата разработва в областта на екологията са базирани на електро-химични процеси, които създават възможности за задълбочено пречистване без използването на химични реагенти, както на питейни, така и на отпадъчни води. Дружеството разработва нови съоръжения за произвеждане на озон чрез студен електростимулационен синтез, който няма аналог в света. В дългосрочна перспектива фирмата е натрупала солиден научен и практически опит в прилагането на електро-химични високо енергийни технологии.
- Търговско-промишлена палата Стара Загора съдейства активно за развитието и за разширяване на приложението на електрофизичните и физико-химичните технологии на ЕлфиТех ООД. Проф. Жеко Ганев е член на Палатата, където завежда сектор Иновации.
Прочетете повече за технологичния процес и екологичния ефект в текста, който следва:
* * *
Иновативна технология за физико-химично преобразуване на въглероден диоксид
Глобалните климатични промени извеждат на преден план разработването на технологии за намаляване количеството на въглеродния диоксид в атмосферата – главен компонент на парниковите газове и краен продукт при изгарянето на органични горива: 4,5 милиарда тона въглища, главно за електропроизводство и 3 милиарда тона нефтопродукти за автомобилите годишно. Да се откажем тук и сега от използването на въглеродни горива е невъзможно. Но трябва да направим така, че нарастването на въглеродния диоксид в атмосферата да е контролирано. Необходими са технологии, които да превръщат въглеродния диоксид в нещо полезно.
В молекулата на въглеродния диоксид, въглеродът е здраво свързан с два атома кислород. За да има каквато и да е химическа полза от този окислен въглерод, от него трябва да се откъсне поне един атом кислород – да се превърне във въглероден оксид. За това е необходима енергия, аналогична на тази, която бихме получили чрез окисляването му обратно до въглероден диоксид.
Въглеродният диоксид е краен продукт при изгаряне на органични горива – екзотермична реакция, при която от един килограм въглерод се получават 3,67 килограма въглероден диоксид. Концентрацията на въглеродния диоксид в атмосферата от 0,029% в началото на 20-и век достига в момента до около 0,038%, т.е. повишила се е с 31%. При запазване на съществуващата тенденция концентрацията на въглеродния диоксид ще се удвои до 2050 г. В резултат на това нарастването на температурата на земната повърхност ще е с 2°С. Това би довело до средно затопляне с 1,5 до 3,5°С, по-добре изразено до 10°С в полярните райони и по-слабо, до 2°С, в екваториалните райони. Ще се промени атмосферната циркулация и ще се повлияе на топенето на ледовете и количеството на валежите, а от там и на екосистемите на Земята и биосферата като цяло.
Пакет от мерки за намаляване на глобалното затопляне на Земята, дължащо се на повишените емисии въглероден диоксид, е разработен в Европейския съюз. Според Междуправителствената експертна група по климатичните промени IРСС – организация, създадена за оценяване на риска.
В рамките на Европейската енергийна програма за възстановяване с бюджет от един милиард евро беше предвидено изграждането и експлоатацията на най-малко 12 демонстрационни електроцентрали за пазарно производство на електроенергия с улавяне и съхранение на въглероден диоксид (CCS). Улавянето на въглеродния диоксид трябваше да е при източника на емисии – въглищна или газова електроцентрала или циментов завод и да се пренася до мястото на съхранение по тръби или с кораб. Постоянното съхранение се предвиждаше да се реализира в изчерпани нефтени или газови находища или чрез инжектиране в действащи нефтени и газови находища, за да се даде възможност за изтласкване на оставащите запаси. Постоянно съхранение се предвиждаше да се реализира и в дълбоки геоложки формации или в солени водоносни слоеве.
Всяка една нова технология, която се развива от научни изследвания към пазарна реализация, задължително преминава през етап на демонстрация. Това е етап за доказване на ефективност за търговска реализация.
Според специален доклад на Европейската сметна палата, технологията CCS е с неустановена ефективност. Констатирано е, че въпреки стартирането на две програми за финансиране, „демонстриране в търговски мащаб на улавянето и съхранението на въглероден диоксид, планираният напредък не е постигнат през последното десетилетие“.
Технологията CCS, според редица експерти, е и със сериозен екологичен риск. В момента Европейският съюз подготвя стартирането на Фонд за иновации и разработва нова многогодишна финансова рамка: 2021 – 2027 г. За да се изпълнят целите в областта на климата и енергетиката до 2030 г. за недопускане на увеличение температурата, се предвижда ускоряване на преминаването към икономика с ниска въглеродна интензивност и въвеждането на иновативни технологии за улавяне и преобразуване на въглеродния диоксид.
Към настоящия момент всички налични приложими технологии за улавяне и съхранение на въглероден диоксид повишават енергийните разходи за получаване на единица енергия повече от 35%, което ги прави икономически нерентабилни.
Решаване на проблема с енергийните разходи е в разработването на технологии, при които след улавяне на въглеродния диоксид, той да се използва като суровина за промишлени и химични процеси за получаване на продукти, които могат да се търгуват и да генерират приходи – технология CCU (Carbon Capture and Utilization).
Иновативна технология за физико-химично преобразуване на въглероден диоксид
Димните газове, със съдържание 20% въглероден диоксид (СО2), генерирани от изгарянето на органични горива се подават чрез турбокомпресор към съоръжения за задържане на газовете съдържащи сяра – серен двуокис (SO2), серовъглерод (CS2), сероводород (H2S). Тези съединения се отделят в кристализатор до елементарна сяра (S2).
Пречистените от серни съединения димни газове преминават през промивен абсорбер с електролитен абсорбент. Тук въглеродният диоксид (CO2) се разтваря в електролитен абсорбент. Последният непрекъснато се регенерира в окислително-редукционна система. В нея се осъществяват процеси на регенерация на електролитния абсорбент чрез окисление с активни форми на кислород, получени от озон (О3), синтезиран чрез коронарен разряд и редукция с водород (H2), получен чрез електролиза.
Отделеният в процеса на десорбция въглероден диоксид (СО2) се подава в инсталация за плазмен синтез на енергиен газ. В него протичат процеси на промяна на фазовото състояние на средата.
Синтезът се извършва в микроканалната структура на алуминиево-литиевия силикат, посредством електрически разряди, в резултат на което се получава неорганично бинарно съединение на въглерода с алуминия – алуминиев карбид (Al4C3). Последният кондензира по вътрешната повърхност на микроканалите на силиката, повишавайки многократно повърхностното им съпротивление. Интензитета на електрическите разряди намалява, затова в зоната на синтез на реактора е необходимо непрекъснато да постъпва регенериран силикат. Регенерацията се извършва в реактор със стръмен фазов фронт на топлинна инверсия, където алуминиевият карбид (Al4C3), в състава на алуминиево-литиевия силикат се трансформира до алуминиев хидроокис – Аl(OH3). Процесът е непрекъснат и в резултат се синтезира енергиен газ, съдържащ повече от 85% метан CH4.
Автор: Проф. Жеко Ганев
