גישות חדשניות שילוב של אנרגיה ומינרל משאבים

הדחף הגדל לניהול משאבים משולבים

במרוץ הגלובלי לעבר פליטות אפס נטו וכלכלות מעגליות, ההתרחבות המקבילה של אנרגיה ביולוגית וניצול משאבים מינרלים מציגה אתגר והזדמנות. Bio Energy, שמקורו בחומר אורגני כגון שאריות חקלאיות, פסולת יער, ויבולים אנרגיה ייעודיים, צפוי לספק עד 20% מהאנרגיה העיקרית של העולם עד שנת 2050 תחת תרחישים שאפתניים.

באופן מסורתי, שני זרמי משאבים אלה מנוהלים בבידוד.מיצוי מינרלים מסתמך במידה רבה על אנרגיה מדלק מאובנים, בעוד ייצור ביו-אנרגיה מתעלם לעתים קרובות מהתוכן המינרלי של ההזנות שלו.עם זאת, פרדיגמה חדשה מתפתחת: שיתוף פעולה, שבו המאפיינים המשלימים של אנרגיה ביולוגית ומשאבים מינרלים ממונף בכוונה ליצירת מערכות יעילות יותר, פחות מבזבזניות, חזקות יותר, וחסכוניות יותר.

הבנה של Co-Utilization: הגדרות ו Synergies

קו-אירוליזציה מתייחסת לשימוש בו-זמנית או הרצף של משאבי אנרגיה ומשאבים מינרלים באופן שמגביר את שרשרת הערך הכוללת.בבסיסה, המושג מנצל סינרגיות: אנרגיה ביולוגית יכולה לספק את החום, הכוח, או סוכנים כימיים הדרושים לעיבוד מינרלים, בעוד שמוצרי לוואי מינרלים יכולים לשפר את יעילות ההמרה של אנרגיה ביולוגית, להפחית את פליטות, או לשמש כמוצרים משותפים יקרים.

עקרונות המפתח של הסתמכות על קו-היטיזציה כוללים:

(ב) ⁇ :0 (התחילה) בתכונות: (בלטינית:0) ביומסה מכילה לעיתים קרובות תנודתיות, לחות ואלקליס שניתן לרתום לעיבוד תרמי של אורות; מזחלות מינרלים יכולים לפעול כ sorbents או זרזים בתגובות ביו-אנרגיה.
(ב) עיין:0) שטף של חומרים: FLT:1 שפכים מן הזרם אחד הופכים לקלט עבור השני, צמצום מיצוי משאב הקרקע ובלומה.
(FLT:0) הפיכה חומרית: FIRLT:1 (שימוש באנרגיה ביולוגית מתחדשת כדי לחלץ מינרלים כוח מפחית את טביעת הרגל פחמן של כרייה, בעוד תוספים המבוססים על מינרלים יכולים לאפשר ייצור יעיל יותר של אנרגיה ביולוגית.

על ידי מעבר מפעילות משולה, תעשיות יכולות להשיג עלויות תפעול נמוכות יותר, חיי משאבים מורחבים, והיערכות עם מטרות סביבתיות, חברתיות וממשל (ESG).עבור הקשר רחב יותר על ניהול משאבים מעגליים, הדו"ח של הסוכנות לאנרגיה בינלאומית על מינרלים במעברי אנרגיה נקייה FLT:1 מספק קריאה בסיסית.

גישות חדשניות בפירוט

עיבוד ביולוגי-Driven מינרלים

אולי היישום הישיר ביותר של זיהום משותף הוא באמצעות אנרגיה ביולוגית - בצורת ביומסה מוצקה, ביוגז או דלקים ביו נוזלי - כדי לענות על הדרישות התרמיות והחשמליות של פעולות עיבוד מינרלים מסורתיים.

(FLT:0) איך זה עובד: FLT:1 biomass גז מזין יכול לייצר סינגיה כי תחליף גז טבעי ב כרובות ריקות עבור אומת ברזל או בקילונות לימון. ביוגז מ עיכול אנאירובי של פסולת אורגנית יכול גם כוח משולב חום וכוח (CHP) באתרי מוקשים אספקת חום עבור מינרלים מרוקנים לרכזת חומרים מטבוליים (ממים) עם מינרלים מטבוליים (ממים) גם עם מינרלים ממריצים) עם מינרלים ממריצים (ממים).

(FLT:0) דוגמה בעולם האמיתי: 1.FLT 1 בשוודיה, חברת הכרייה בולדן ניסויים עם החלפת דלקים מאובנים עם שאריות יער ואגן עץ במבצעים של נחושת שלהם, השגת ירידה משמעותית פליטות CO2. בדומה, בפינלנד, השימוש ב- biogas לחימום בייצור טלק הראה עמידות טכנית וחיסכון.

(FLT:0Technical שיקולים: FLT:1 אתגרים כוללים לחות משתנה צפיפות אנרגיה של ביומסה, הצורך בטיפול מראש (התחילה, השקיה), ולהבטיח אספקה עקבית.עם זאת, התקדמות ב biomass torrefaction ו-pyrosis מייצרת מאגרי אנרגיה גבוהים יותר כי טוב יותר לחקות דלקים מאובנים: 3Ftusquas על אספקת biophs פוטנציאלי על אלקטריק על אלקטריק.

2.מינרלי Inproduct Utilization in Bio Energy הפקה

לעומת זאת, רבים מתעשיית המינרלים תוצרי לוואי – מתגים, אפר, אבק, זנבות – מכילים רכיבים בעלי ערך שיכולים לשפר את תהליכי האנרגיה הביולוגית או לשמש כמוצרים משותפים. גישה זו סוגרת את הלולאה והופך את ההתחייבויות למשאבים.

(FLT:0Slag asזרז או זרז תמיכה:FreaLT:1 slags עשיר בסידן, ברזל, ו- מגנזיום תחמוצת פחמן ניתן להשתמש כזרזים עבור biomass גזification או pyrolysis, הגדלת taring taring ותשואות מימן. מחקרים מעבדה הראו זרזים מבוססי slag-based slag שיפור איכות הסינפט על ידי צמצום תוכן tar על ידי 60-800.
(FLT:0) באופן זמני כתיקון אדמה לאחר ייצור אנרגיה ביולוגית:FLT 1 אש מן הביומסה מכיל אשלגן ו זרחן; בשילוב עם אפר מינרלים מפחם (בעירה), ניתן לנסח אותו כמדן איטי, החזרת חומרים מזינים לחקלאות ויערות.
(FLT:0) בוץ אדום מ עיבוד בוטה: FRELT:1) ניתן להשתמש בבזבוז אלקליין גבוה זה כסוכן לתפוס CO2 מגליגציה ביו-גז, או כזרז לייצור ביודיוזל.

(FLT:0Circular Economy השפעה:FLT:1 על ידי טיהור חומרים מינרלים, חברות להימנע עלויות פילאב, להפחית את הצורך בחומרי זרז בתולה, וליצור זרמי הכנסות חדשים.לדוגמה, מילימטר אימפולס באוסטריה משתמש בגירסת סידן עשירית סידן מתעשיית הכרייה כדי ללכוד ulfur במהלך הבעירות ביומסה, צמצום עלויות סרקול ומיוצרות בשוק ג'מפרי.

מערכות Agro-Mining-Bio Energy

אסטרטגיה הוליסטית יותר coutilization כרוך הפיכה biomass טיפוח עם מיצוי מינרלים על אותה ארץ. רעיון זה, לפעמים נקרא "פיטומינג" או "הפשרה", משתמשת בצמחים כי hyperaccumulate מתכות מן הקרקע.הביומסה המנוסחת מעובדת כדי לשחזר הן את המתכות ואת האנרגיה.

(ב) ויקרא י"ד): "[דרוש מקור] ל[[1924]]:2] [17] ,2 [=] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) גידולי בנזיר על גבי זנבות שלי: מערת קיד:1 יער המופרעת על ידי כרייה ניתן לנזף עם עצים גדלים במהירות (למשל, רצון, פופר) שספגו מתכות שאריות ומייצרים ביומסה עבור חימום מחוזי מקומי.הצמחיה גם מייצבת זנבות, מפחיתה אבק ומשפרת את המגוון הביולוגי.

(FLT:0) הצעת חוק: 1.FLT:1 פרויקטים טייסים באלבניה והבלקן הראו כי ייצור ניקל מביומסה יכול להיות תחרותי עם כריה קונבנציונלית במחירי ניקל מעל $5,000 לטון, תוך מתן אשראי אנרגיה מתחדשת.

4.התרסה הגיאמית עם תוספת מינרלים

תוספי מינרלים יכולים להיות מוצגים ישירות לתוך תהליכי המרה ביומסה כדי לשפר את היעילות, להפחית את פליטות, או לייצר תפוקה גבוהה יותר.

(FLT:0)Calcium מבוסס sorbents במאורי מיטה נוזליים: ⁇ 1 הוספת אבן גיר או דוומיט למיטה ללכוד CO2 ו- sulfur, המאפשר ייצור כוח פחמן שלילי באמצעות לולאה כימית.זהו אזור פעיל של מחקר במוסדות כמו אוניברסיטת קולומביה הבריטית.
(FLT:0) אורונות כמו נשאי חמצן בבעירה כימית:001 LT במקום לשרוף ביומסה עם אוויר, חלקיקים ברזל לשאת חמצן מכור אוויר למתקן דלק, ומייצרים זרם CO2 מרוכז המתאים ללכידת. טכנולוגיה זו מאפשרת אנרגיה ביולוגית עם פחמן לכידת ואחסון (BECCS) בעוד סלילת שאריות ברזל עשירות שניתן להשתמש בו לייצור פלדה.
(ב) זרזי זרז הידרותרמי לשקפת: 1FLT כאשר ממיר ביומסה רטובה לגוון ביולוגי, הוספת זאוליטים או חומרים המבוססים על אלומיניום משפר את התשואה ואת האיכות של השמן, צמצום תוכן חמצן ונופות.

גישות אלה טשטשות את הקו בין עיבוד ביו-אנרגיה ומינרלים, ויוצרות סינמפוסים תעשייתיים משולבים לחלוטין.

היתרונות של Co-Utilization: יתרון רב-ממדי

אחריות סביבתית

Co-utilization מפחית פליטות גזי החממה על ידי החלפת דלקים מאובנים עם ביומסה מתחדשת בעיבוד מינרלים, ועל ידי לכידת או הימנעות פליטות מזרמי פסולת.השימוש המעגלי של מוצרי לוואי גם מוריד את הביקוש לכרייה של חומרים בתולה ומפחית ניתוחי מים של מערכות משולבות להראות באופן עקבי פחמן נמוך יותר וטביעות מים בהשוואה לפעולות נפרדות.

המונחים: Efficiency

מערכות משולבות משלמות יותר מכל טון של משאבים.לדוגמה, באמצעות ביומסה אפר כמו דשן פירושו כי החומרים המזינים של מוצרי הביומסה (אשר אחרת יאבדו) הופכים לחלק מהלאה סגורה.

יתרונות כלכליים

אינטגרציה יכולה להוריד עלויות אנרגיה עבור מכרות (במיוחד באזורים מרוחקים שבהם ביומסה זמינה מקומית), להפחית את דמי הבזבוז, וליצור הכנסות חדשות ממוצרי משותף.השוק העולמי עבור סינמביוזיס תעשייתי, שבו co-utilization הוא מרכיב מרכזי, צפוי לגדול ב 8 עד 10% בשנה עד 2030.מצים מוקדמים צפויים להרוויח יתרונות תחרותיים כמו התמחור פחמן.

אתגרים ומכשולים להטמעה

היפוצים הטכניים

מאפיינים ביומסה (moisture, ashקומפוזיציה, זמינות עונתית) חייבים להיות מתאימים לתהליכים מינרלים ספציפיים.לדוגמה, ביומסה גבוהה-alkali יכול לגרום נפיחות וטעייה ברתיחה המיועדת לדלקים מאובנים.Pre-טיפול ובקרה איכות עקבית נדרשים לעתים קרובות, הוספת הון ועלויות הפעלה.בנוסף, שילוב שני תהליכים תעשייתיים נפרדים דורש הנדסה זהירה למנוע צווארי שומן ואמינות.

אחריות כלכלית

טכנולוגיות של שיתוף פעולה רבות עדיין בפיילוט או הדגמה.ההשקעה הון עבור רטרוfitting צמחי מינרלים קיימים או בניית מתקנים משולבים חדשים יכול להיות גבוה יותר, יתר על כן, מחיר הביומסה ומוצרים מינרלים יכול להיות תנודתי.מדיניות תמיכה, כגון פחמן אשראי או הזנה מכסי חשמל עבור חום מתחדשים, הוא לעתים קרובות הכרחי כדי לגשר על הפער הכלכלי.

תגמול ומדיניות

(הההפצה של קו-אירויאלית נופלת לעיתים קרובות בין תקנות מגזריות מסורתיות.סיווג של תוצרי לוואי מינרלים עשויים להגביל את השימוש בהם כזרזים או דשנים.היתר הסביבתיים למתקנים משולבים עשויים לדרוש זמני סקירה עקביים יותר, מסגרת מדיניות עקבית שמכירה בהטבות הסינרגיסטיות נדרשת.עבור סקירה של המלצות מדיניות, ה-FLT:0UN Environment’s Global Resources של OutlookFLT:1FLT:1 מציעה תובנות על משאבים משולבים.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

(FLT:0) המערכת האקולוגית המעגלית של לנד בקימי: 1:1 מכרה קימי, בבעלות Outokumpu, תהליכים כרום אוe.הוא שותפו עם צמח ביוגז מקומי המשתמש פסולת מזון ושורשי יער.הצית דלקות biogas משופרים עבור תחנת עיבוד מינרלים, בעוד המ לעיכול משמש כדי להחיות אזורים זנב מקומי של 35% ממתכת אחד כדי להפחית את היקף המים שלה עם מחסנית 2 מ- 2 מ- 2 מ-ידי מ- 2 מ- 2 מ-ידי פסולת.

(FLT:0) מעבר האנרגיה של דרום אפריקה לאנרגיה: FLT:1 חברה כריית פחם ב Mpumalanga הוא ניסיון להחליף דיזל בכלי רכב כריה כבדים עם ביודיוזל המיוצר מ sunflower ו soybean גדל על אדמתי השבועה.גליצרין על ידי פרי ייצור ביוזל משמש כמדכא אבק על כבישים מהירים, צמצום השימוש המאובנים וצריכת הדלק של דרום אפריקה הוא חלק מפרויקט האנרגיה.

(FLT:0) הביומסה של יפן בקט-כונים: 1FreaLT (Feloph) כדי להפחית את ההסתמכות על פחם מיובא, תעשיית הבטון היפנית יש קוהור של אגן עץ עם שמן coke בכרינים מלט.האגן העץ מחליף עד 15% של הפחם, ואת תכולת הסידן הגבוהה של ⁇ מלט ללכוד חלק של פחמן-חמצני ביעילות.

טכנולוגיות ודיגיטליזציה

מערכות שיתוף פעולה מודרניות מסתמכות על כלים דיגיטליים כדי להתאים את זרימת המשאבים.אינטרנט של הדברים (IoT) חיישנים לפקח על לחות ביומסה, הרכב אפר, ריכוזי גז בזמן אמת, המאפשר התאמות דינמיות.מודלים בינה מלאכותית לחזות את יחס המיזוג הטוב ביותר של ביומסה ותוספים מינרלים כדי למקסם את התשואות האנרגיה או להקטין את פליטות.

בלוקצ'יין יכול גם לשחק תפקיד בעקביות אחר המקור וטביעת הפחמן של משאבים ביו-אנרגיה ומינרליים, תכונה שדורשת יותר ויותר על ידי משקיעים ולקוחות.שילוב של טכנולוגיות דיגיטליות אלה עם שילוב פיזי הוא המניע את העלות והסיכון של פרויקטים של שיתוף פעולה.

מדיניות ושיתוף פעולה דרושים

עבור אימוץ נרחב, קובעי המדיניות חייבים ליצור תנאים המעודדים שיתוף פעולה בין-מגזרי.

(FLT:0) הערכת הגדרות פסולת ומשאבים: קיד 1 (FLT:1) כללים ברורים המסווגים את מוצרי לוואי מינרלים כחומרי גלם משניים ולא פסולת, כל עוד הם עומדים בסטנדרטים איכותיים עבור יישומים ביו-אנרגיה.
מימון חדשנות:0 (FLT:1 גרנטs ותמריצים מס למפעלי טייס המדגים טכנולוגיות של שיתוף פעולה של האיחוד האירופי Horizon אירופה התוכנית ומשרד הביו-אנרגיה של ארצות הברית הם דוגמאות של מקורות מימון קיימים שניתן להרחיב.
(FLT:0) תמחור קרטבון ואשראי: FLT:1 Include נמנעה מפליטות משלבות ביומסה ומינרלים בשווקים פחמן, כגון באמצעות מנגנון הפיתוח הנקי או אשראי פחמן מרצון.זה ישפר את ההחזר על ההשקעה עבור מאמצים מוקדמים.
(FLT:0) ידע שיתוף: FLT:1 , הרכיב אשכולות תעשייתיים או מרכזי תעשייה שבהם חברות כרייה, יצרני אנרגיה ביולוגית ומוסדות מחקר יכולים לשתף את השיטות הטובות ביותר ולפתח במשותף סטנדרטים.

ניתן למצוא מסגרת מקיפה ב-FLT:0 דוחות החדשנות של IRENA:1, אשר מדגישים שילוב חוצה-מצלי כאפשרות מפתח של מעבר האנרגיה.

תחזית: Scaling Co-Utilization

העשור הבא צפוי לראות את המעבר המשותף מהפגנות נישות לפרקטיקה תעשייתית מרכזית.ארבע מגמות יזרזו את זה:

(FLT:0) הפעלת לחץ על מנת לפסול כרייה ותעשייה כבדה: FLT:1 חברות כריית גדולות (Rio Tinto, Vale, BHP) הודיעו על מטרות אפס רשת; שיתוף פעולה עם ביומסה מציע מסלול.
(FLT:0) שיפורים בשרשרת האספקה של הביומסה:FLT 1 מראש ביערות מדויקים, אוסף שאריות חקלאי, ומיפוי ביומסה מבוסס לווינית יגרום להאכילטוקונים אמינים וזולים יותר.
תקנות הכלכלה:0Circular Economy: FLT:1IRS עבור מחזור שערי ופיזור קרקעות בעסקה הירוקה האירופית ומדיניות דומה יחייב תעשיות לחפש שימושים סימביוטיים של זרמי הפסולת שלהם.
(FLT:0Technology maturation:FLT:1 לולאה כימית, עיבוד הידרותרמי, ו-phytomining מתקרבות למוכנות מסחרית. as התחנות להוכיח את הכלכלה, משקיעים מסובכים סיכון יתחילו להחזיר פרויקטים גדולים יותר.

עם זאת, אוטונומיה משותפת היא לא פתרון בגודל אחד מתאים לכל האזור.כל אזור חייב להעריך את נקודות המשאב הספציפיות שלו, תשתיות וסביבת מדיניות.מה עובד במדינות הנורדיות (ביומסה יער ופקדות מינרלים) עשוי להיות שונה מאזוריםריד שבו זמינות מים היא הגורם המגביל.

מסקנה

גישות חדשניות לשילוב של משאבי אנרגיה ומינרלים מייצגים אסטרטגיה רבת עוצמה להשגת מטרות קיימות מרובות בו זמנית.על ידי החלפת דלקים מאובנים בעיבוד מינרלים, מיחזור תוצרי לוואי מינרלים במערכות ביו-אנרגיה, שילוב שימוש בקרקע באמצעות פיוטציה, ופריסת המרה מתקדמת-כימית עם מדיה מינרלית, יכול להפחית את פליטות, להפחית את עלויות הפסולת, לקצץ וליצור הזדמנויות כלכליות חדשות.

המעבר ידרוש השקעות, שיתוף פעולה בין-מגזרי, ומדיניות תומכת, אך הראיות ממאמצים מוקדמים מבטיחות.כאשר בגרות טכנולוגית גדלה והמקרה העסקי מתחזק, שיתוף פעולה הוא להיות אבן הפינה של מערכות תעשייתיות נקיות ברחבי העולם.עבור ארגונים מוכנים לחשוב מעבר לגבולות קונבנציונליים, הדרך לשילוב, פעולות יעילות משאבים פתוחה.