Sekarang, lebih dari 20 tahun memasuki abad ke-21, pentingnya mengatasi perubahan iklim semakin cepat. Seperti yang diusulkan oleh Koalisi Nol Bersih PBB: Perjanjian Paris 2050 menyoroti perlunya pengurangan emisi yang signifikan dalam satu dekade untuk menjaga pemanasan global di bawah 1,5 derajat dan menjamin iklim yang layak huni. Untuk mencapai hal ini, produsen industri berat dengan cepat membangun bisnis dan berinvestasi besar-besaran, sementara perusahaan rintisan teknologi menciptakan solusi baru. Terlepas dari investasi oleh produsen industri untuk memecahkan masalah dan penciptaan solusi baru oleh perusahaan teknologi baru, tujuan global tetap tidak terpenuhi.
Inti dari penangkapan karbon adalah beberapa reaksi kimia yang relatif sederhana. Setiap sistem penangkapan dan regenerasi karbon harus beroperasi dengan efisiensi ekstrem untuk memastikan bahwa sistem tersebut tidak memperburuk masalah dengan mengonsumsi bahan bakar berkarbon tinggi atau mengeluarkan lebih banyak karbon ke atmosfer. Dengan kata lain, kita harus menangkap karbon sebanyak mungkin sambil menggunakan jauh lebih sedikit karbon untuk menghasilkan reaksi daripada yang ditangkap. Idealnya, tujuannya adalah untuk memperdagangkan input nol karbon untuk pemulihan karbon tak terbatas sebagai output.
Untuk mengatasi masalah ini, infrastruktur karbon-negatif diperlukan. Cara yang paling efisien, efektif, dan terukur untuk membantu mengurangi emisi CO2 adalah dengan menggunakan direct air capture (DAC). Penangkapan udara langsung adalah teknologi yang memisahkan karbon dioksida dari udara untuk menciptakan produk yang dibutuhkan secara ekonomis - seperti produk pertanian, bahan bangunan, bahan bakar, plastik, dan bahan kimia. DAC juga memungkinkan penyerapan -- kemampuan untuk menyimpan CO2 untuk tujuan konstruktif -- mengubahnya dari ancaman menjadi peluang.
Manfaat manufaktur aditif
Menghilangkan karbon dari atmosfer membutuhkan sistem filter, penukar panas, kondensor, pemisah gas, dan kompresor. Banyak dari suku cadang kompleks ini memerlukan geometri yang sangat cocok untuk pembuatan aditif, yang lebih efisien dan berpotensi lebih hemat biaya daripada metode manufaktur tradisional, dan membawa kinerja substansial ke perangkat DAC dan manfaat ekonomi:
Optimalisasi desain untuk efisiensi energi. Ketika kami menerapkan kemampuan pengoptimalan desain dari manufaktur aditif pada sistem penangkapan dan pemanfaatan karbon ini, kami memiliki potensi untuk secara dramatis meningkatkan kinerja dan efisiensi, mendekati hilangnya energi.
Kebebasan desain. Pembuatan prototipe cepat membebaskan desain untuk mengekspresikan struktur baru yang diperlukan untuk menangkap dan memproses karbon atmosfer secara efisien dan menggunakannya untuk melakukan sesuatu yang bermanfaat.
pertunjukan. Ini dapat menghasilkan serangkaian paduan dengan ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, dan konduktivitas termal yang tinggi.
Kemungkinan diperpanjang. Disampaikan dengan cepat dengan manufaktur terukur untuk mendukung tingginya permintaan peralatan di lapangan.
Efisiensi Rantai Pasokan. Integrasi komponen dan desain keseluruhan memungkinkan perampingan kualitas dan rantai pasokan. Kami tidak dapat mengabaikan jejak karbon dari penggunaan beberapa pemasok di seluruh negeri untuk memproduksi satu komponen.
Manufaktur aditif memenuhi semua persyaratan untuk produksi reaktor tersebut dan memungkinkan aplikasi yang menangani berbagai kebutuhan penangkapan karbon.
Peralatan Turbin Mikro
Turbin mikro merupakan teknologi yang sedang berkembang di berbagai industri, termasuk pembangkit listrik. Mereka menawarkan kesempatan untuk menyediakan pengiriman gas dan cairan bertekanan tinggi, efisien dalam faktor bentuk kecil dengan jejak energi/karbon minimal. Efisiensi penangkapan karbon sangat mirip dengan pembangkit listrik umum dan merupakan fungsi dari produksi dan input energi.
Performa tinggi, kompresi udara yang andal, dan stabilitas tekanan sistem sangat penting untuk berfungsinya sistem penangkapan karbon sekarang dan, yang lebih penting, di masa depan. Saat sistem penangkapan karbon industri bergerak menuju unit komersial dan produksi serta operasi terdistribusi, semakin penting untuk memanfaatkan teknologi turbin kompak yang baru untuk memungkinkan operasi skala kecil dengan efisiensi tinggi.
Mfilter mekanis
Bagian penting dari penangkapan karbon adalah pertama-tama "menangkap" karbon dengan filter mekanis terstruktur, biasanya dilapisi dengan amina penarik karbon. Udara ditarik ke dalam sistem melalui tahap pertama, yang merupakan tahap "kontak udara langsung". Efisiensi filter yang langsung bersentuhan dengan udara dapat dimaksimalkan dengan struktur filter yang memungkinkan kontak maksimum antara udara yang masuk dan permukaan filter. Manufaktur aditif memungkinkan desain fungsi pertama dari filter ini yang dapat menyebabkan tingkat turbulensi dan pencampuran yang tinggi, serta luas permukaan yang tinggi untuk kontak udara maksimum.
Hpenukar makan
Limbah panas adalah masalah umum dalam penangkapan karbon. Karbon yang ditangkap pada tahap kontak udara langsung pertama harus dievakuasi dari filter mekanis ke tahap pemurnian hilir. Dalam banyak perwujudan teknologi, ini dicapai dengan melepaskan karbon dari filter dengan uap bertekanan. Penukar panas dapat digunakan untuk menghilangkan sisa panas dari proses pembangkitan uap dan lebih umum di hilir untuk mengurangi suhu uap kaya karbon yang meninggalkan tahap filter. Selain itu, strategi pertukaran panas baru yang dikombinasikan dengan langkah penyulingan dan penyulingan hilir menjaga proses pada suhu konstan untuk mempertahankan reaksi kimia dan menghasilkan produk karbon keluaran.
Pelat diffuser
Pelat diffuser biasanya digunakan dalam pemrosesan kimia untuk mengambil volume gas atau cairan dan mencampurnya. Difusi fluida bekerja seperti konsep kolimasi cahaya, yang mengambil sumber cahaya dan mengatur energi sehingga cahaya berdifusi keluar dalam jalur berkas paralel. Pelat diffuser sangat mirip dengan kepala sprinkler selang taman, itu akan mengalirkan cairan kacau ke dalam aliran seragam yang terstruktur. Pelat difusi cair adalah bagian penting dari tumpukan proses untuk memastikan aliran seragam dan penanganan cairan kaya karbon saat mengalir.
Manufaktur aditif memungkinkan pelat diffuser volume tinggi untuk memberikan dispersi cairan efisiensi tinggi, terutama melalui kompleksitas desain penerapan bentuk pelat diffuser, tetapi juga bentuk nozzle diffuser. Meminjam konsep dari desain nosel bahan bakar kedirgantaraan dan aplikasi sprinkler peralatan modal semikonduktor, pelat diffuser yang diproduksi secara aditif dapat dibuat 20 kali lebih cepat daripada pemesinan murni.
Pendingin dan diam
Produk kaya karbon yang keluar dari tahap filtrasi dapat dianggap "kotor" dan memerlukan pemrosesan lebih lanjut sebelum dapat digunakan. Pemrosesan ulang karbon kotor ini dapat dilakukan di luar sistem yang berdiri sendiri, tetapi itu berarti lebih banyak karbon yang dihasilkan selama logistik pengumpulan dan pengangkutan produk karbon kotor ke fasilitas pemrosesan ulang sekunder. Sistem penangkapan karbon yang paling berharga dan menjanjikan memiliki beberapa tingkat pemrosesan ulang produk karbon kotor terintegrasi, sehingga keluaran dari sistem penangkapan karbon mencakup produk karbon bersih yang dapat digunakan dan produk sampingan berbasis air yang aman.
Menara penyulingan, termasuk penyulingan dan penukar panas dengan pendinginan terintegrasi, secara tradisional relatif rumit untuk dirakit, dengan lusinan cangkang dan tahapan logam lembaran (hingga ratusan yard siku), serta lusinan flensa, Fitting, manifold, mungkin mesin atau cor. Semua ini perlu dipasok dan dirakit, yang selanjutnya meningkatkan keluaran karbon kolektif dan polusi dari hanya membuat bagian-bagian dan merakitnya.
Manufaktur aditif memungkinkan berbagai integrasi komponen dan desain keseluruhan, yang memungkinkan integrasi dan perampingan rantai pasokan yang signifikan. Ini juga memungkinkan desain yang mengutamakan fungsi dan efisien yang mempercepat tahap penyelesaian dan memberikan lebih banyak output dalam faktor bentuk yang lebih kecil.
Manifold (Cairan, Gas, dan Uap)
Penangkapan karbon adalah proses kimia yang melibatkan kombinasi cairan dan gas dengan kimia, suhu, dan tekanan. Manifold memiliki banyak aplikasi dalam penangkapan karbon, mulai dari mengirimkan bahan kimia ke ruang proses, hingga mendistribusikan pendingin secara efisien ke komponen pendingin aktif seperti penukar panas, dan aplikasi distribusi gas umum. Apa yang membuat produksi bagian-bagian ini menantang bukanlah persyaratan untuk ketahanan kimia atau bahan kelas kedirgantaraan khusus, tetapi kebutuhan untuk mempertahankan pemerataan tekanan pada banyak jalur cabang dan bahkan mentransfer cairan melalui ruang proses. Percabangan satu-ke-banyak yang efisien, dan aliran fluida yang seragam, ditambah dengan kendala ruang dan perakitan, adalah masalah geometris di mana manufaktur aditif memiliki keunggulan unik, dan industri kedirgantaraan, pertahanan, dan semikonduktor sekarang mengadopsi teknologi Adopsi yang meluas adalah buktinya .
Kemungkinan kita bisa bernafas lebih lega di masa depan
Penangkapan dan pemurnian udara langsung adalah teknologi utama untuk meningkatkan kadar karbon atmosfer, dan manufaktur aditif saat ini membuat teknologi tersebut jauh lebih efisien. Dalam hal ini, Pemimpin Solusi Utama Sistem 3D mengatakan: "Sistem 3D dan AirCapture telah berjalan jauh dalam kolaborasi mereka dengan memanfaatkan manufaktur aditif untuk secara cepat beralih dan membuat komponen yang dapat diproduksi. Geometri efisiensi tinggi yang diterapkan pada tumpukan proses dan peningkatan pertukaran panas menangkap efisiensi sekaligus mengurangi faktor bentuk dan jejak, membuat teknologi ini mudah dipasang dan akhirnya berkembang. Dengan adopsi lebih lanjut dari teknik manufaktur dan alat desain yang canggih, kami percaya Lebih mudah untuk memahami bahwa iklim mungkin masih nyaman dan layak huni untuk generasi mendatang."