Miðbiksmat í umhverfisverkfræði - Lingxue Guan

Streymi

Heiti ritgerðar: Samþætting þrýstingshamlaðs osmósuferlis við beina loftföngun til raforkuframleiðslu og kolefnishlutleysis: Mengunarhegðun (Integrating Pressure-Retarded Osmosis with the Direct Air Capture process for electricity production and decarbonization: Fouling behavior)

Nemandi: Lingxue Guan

Doktorsnefnd:
Dr. Bing Wu, prófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild, Háskóla Íslands
Dr. Christiaan Petrus Richter, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild, Háskóla Íslands
Dr. Xia Huang, prófessor við Tsinghua University, Kína

Ágrip
Bein loftföngun (DAC) er staðsetningaróháð tækni til að fjarlægja koltvísýring úr lofthjúpnum og er talin lykilskref til að ná kolefnishlutlausri og neikvæðri losun framtíð. Meðal DAC-aðferða eru kerfi sem nota vatnslausnir af hydroxíðum (t.d. natríumhydroxíð), sem eru leiðandi á viðskiptalegum markaði, en þau eru talin vatns- og orkuferk ferli, og þurfa því staðsetningar sveigjanlegrar, stöðugrar, lágs kolefnismagns og lágfótspora orkulindar. Þrýstingshamlað osmósuferli (PRO) er himnubundin osmósuorkutækni, uppfyllir þessi skilyrði og býður upp á lofandi lausn. Samþætting DAC og PRO gæti styðjað reksture DAC með því að frmaleiða endurnýjanlega raforku úr kolefnisbundin lausn og ferskvatni (hlut of vatni slakers). Hins vegar geta afgangur kalsíumkarbónats (CaCO3) í kolefnisbundin lausn og mögulegur vöxtur lífrænna efna við langtímarekstur valdið mengun himna, sem dregur úr frammistöðu PRO og orkuskilvirkni. Því er skilningur á mengunarhegðun nauðsynlegur til ferlahagræðingar. Í þessari rannsókn var áhrif kristallagerðar CaCO3 á frammistöðu PRO rannsakað. Niðurstöður sýna að: (1) aukning á hlutfalli kalkspats í ólífræna mengun stuðlar að myndun mengunarlög með hærri holrými og lægri viðnámi, á meðan aukning á myndlausu kalsíumkarbónati (ACC) myndar þéttari og viðnámsmeiri mengunarlaga; (2) eiginleikar CaCO3 fjölforma, þar á meðal yfirborðshleðsla, eðlisyfirborðsflatarmál og vökvastig, hafa áhrif á víxlverkun innan mengunar og milli mengunar og himnu, sem hefur áhrif á vatns- og leyst efnisflæði, þar sem ACC-rik mengunarlög valda meiri minnkun vatnsflæðis og auknu bakflæði leysis; (3) samsetning fjölforma breytist á meðan PRO stendur, sem leiðir til breytilegrar ólífrænnar mengunar og flæðiseiginleika. Framtíðarvinna mun skoða einstaka og samsett áhrif ólífrænnar og lífrænnar mengunar við mismunandi þrýsting og styrk, þróa aðferðir til að draga úr mengun, auk framkvæma ferlisherminn og lífsferilsgreiningu fyrir DAC-PRO samsett ferli.