Şimdi, 21. yüzyıla 20 yıldan fazla bir süre kala, iklim değişikliğiyle mücadelenin önemi hızlanıyor. BM Net Sıfır Koalisyonu tarafından önerildiği gibi: 2050 Paris Anlaşması, küresel ısınmayı 1,5 derecenin altında tutmak ve yaşanabilir bir iklimi garanti etmek için on yıl içinde önemli emisyon azaltımlarına duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır. Bunu başarmak için ağır sanayi üreticileri hızla iş kuruyor ve büyük yatırımlar yaparken, teknoloji girişimleri yeni çözümler üretiyor. Sanayi üreticilerinin sorunu çözmek için yaptığı yatırımlara ve yeni teknoloji şirketleri tarafından yeni çözümler yaratılmasına rağmen, küresel hedef hala yerine getirilmedi.
Karbon yakalamanın merkezinde bazı nispeten basit kimyasal reaksiyonlar vardır. Herhangi bir karbon yakalama ve rejenerasyon sistemi, yüksek karbonlu yakıtlar tüketerek veya atmosfere daha fazla karbon salarak sorunları alevlendirmediğinden emin olmak için aşırı verimlilikle çalışmalıdır. Başka bir deyişle, reaksiyonu oluşturmak için yakalanandan çok daha az karbon kullanırken mümkün olduğunca fazla karbon yakalamamız gerekir. İdeal olarak amaç, çıktı olarak sınırsız karbon geri kazanımı için sıfır karbon girdisi ticareti yapmaktır.
Bu sorunu çözmek için karbon negatif altyapıya ihtiyaç var. CO2 emisyonlarını azaltmaya yardımcı olmanın en verimli, etkili ve ölçeklenebilir yolu, doğrudan hava yakalama (DAC) kullanmaktır. Doğrudan hava yakalama, tarım ürünleri, yapı malzemeleri, yakıtlar, plastikler ve kimyasallar gibi ekonomik olarak ihtiyaç duyulan ürünleri oluşturmak için karbondioksiti havadan ayıran bir teknolojidir. DAC'ler ayrıca, CO2'yi yapıcı amaçlarla -- depolama kabiliyetini -- bir tehditten fırsata çevirerek etkinleştirir.
Eklemeli üretimin faydaları
Karbonu atmosferden uzaklaştırmak için bir filtre, ısı eşanjörü, yoğunlaştırıcı, gaz ayırıcı ve kompresör sistemi gerekir. Bu karmaşık parçaların çoğu, geleneksel üretim yöntemlerinden daha verimli ve potansiyel olarak daha uygun maliyetli olan ve DAC cihazlarına önemli performans ve ekonomik faydalar getiren, eklemeli üretim için çok uygun geometriler gerektirir:
Enerji verimliliği için tasarım optimizasyonu. Katmanlı imalatın tasarım optimizasyon yeteneklerini bu karbon yakalama ve kullanım sistemlerine uyguladığımızda, enerji kaybına yaklaşarak performansı ve verimliliği önemli ölçüde artırma potansiyeline sahibiz.
Tasarım özgürlüğü. Hızlı prototip üretimi, atmosferik karbonu verimli bir şekilde yakalamak ve işlemek ve onu faydalı bir şey yapmak için kullanmak için gereken yeni yapıları ifade etmek için tasarımları serbest bırakır.
verim. Yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci ve yüksek termal iletkenliğe sahip bir dizi alaşım üretebilir.
Genişletilebilirlik Sahadaki yüksek ekipman talebini desteklemek için ölçeklenebilir üretim ile hızlı bir şekilde teslim edilir.
Tedarik Zinciri Verimliliği. Bileşen entegrasyonu ve genel tasarım, kalite ve tedarik zincirinin düzenlenmesini sağlar. Tek bir bileşen üretmek için ülke genelinde birden fazla tedarikçi kullanmanın karbon ayak izini göz ardı edemeyiz.
Katmanlı üretim, bu tür reaktörlerin üretimi için tüm gereksinimleri karşılar ve karbon yakalama için çeşitli ihtiyaçlara yönelik uygulamalara olanak tanır.
Mikro Türbin Ekipmanları
Mikrotürbinler, enerji üretimi de dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde gelişmekte olan bir teknolojidir. Minimum enerji/karbon ayak izi ile küçük bir form faktöründe yüksek basınçlı, verimli gaz ve sıvı dağıtımı sağlama fırsatı sunarlar. Karbon yakalamanın verimliliği, genel elektrik üretimine çok benzer ve üretim ile enerji girdisinin bir fonksiyonudur.
Yüksek performans, güvenilir hava sıkıştırması ve sistem basıncı kararlılığı, karbon yakalama sistemlerinin şimdi ve daha da önemlisi gelecekte çalışması için kritik öneme sahiptir. Endüstriyel karbon yakalama sistemleri daha fazla ticari üniteye ve dağıtılmış üretim ve operasyona doğru ilerledikçe, yüksek verimli, küçük ölçekli operasyonları mümkün kılmak için yeni, kompakt türbin teknolojisini kullanmak daha da kritik hale geliyor.
Mmekanik filtre
Karbon yakalamanın önemli bir parçası, önce karbonu, genellikle karbon çeken aminlerle kaplanmış, yapılandırılmış mekanik filtrelerle "yakalamak". Hava, "doğrudan hava teması" aşaması olan birinci aşama aracılığıyla sisteme çekilir. Hava ile doğrudan temas eden bir filtrenin verimi, gelen hava ile filtre yüzeyi arasında maksimum temas sağlayan bir filtre yapısı ile maksimuma çıkarılabilir. Eklemeli üretim, maksimum hava teması için yüksek yüzey alanının yanı sıra yüksek düzeyde türbülans ve karıştırmaya neden olabilen bu filtrenin önce işlevli bir tasarımına izin verir.
Hyemek değiştirici
Isı israfı, karbon yakalamada yaygın bir sorundur. İlk doğrudan hava teması aşamasında yakalanan karbon, mekanik filtreden aşağı akış arıtma aşamasına boşaltılmalıdır. Teknolojinin birçok uygulamasında bu, karbonun basınçlı buharla filtreden salınmasıyla gerçekleştirilir. Isı eşanjörleri, buhar üretim sürecinden kalan ısıyı gidermek için ve daha yaygın olarak filtre aşamasından çıkan karbonca zengin buharın sıcaklığını azaltmak için aşağı akışta kullanılabilir. Ek olarak, akış aşağı damıtma ve arıtma adımlarıyla birleştirilen yeni ısı değişim stratejileri, kimyasal reaksiyonları sürdürmek ve çıktı karbon ürünleri üretmek için süreci sabit bir sıcaklıkta tutar.
difüzör plakası
Difüzör plakaları, bir miktar gaz veya sıvıyı almak ve karıştırmak için kimyasal işlemede yaygın olarak kullanılır. Akışkan difüzyonu, bir ışık kaynağı alan ve enerjiyi ışığın paralel ışın yollarında dağılması için organize eden ışık kolimasyonu kavramı gibi çalışır. Bir difüzör plakası, bir bahçe hortumunun sprinkler başlığına çok benzer, kaotik sıvıyı yapılandırılmış düzgün bir akışa akıtacaktır. Sıvı difüzyon plakaları, akarken karbon bakımından zengin sıvıların düzgün akışını ve işlenmesini sağlamak için proses yığınının önemli bir parçasıdır.
Eklemeli üretim, yüksek hacimli difüzör plakalarının, öncelikle difüzör plakası şekillerinin tasarım karmaşıklığı ve aynı zamanda difüzör nozul şekilleri yoluyla yüksek verimli sıvı dağılımı sağlamasına olanak tanır. Havacılık ve uzay yakıt nozulu tasarımından ve yarı iletken sermaye ekipmanı sprinkler uygulamalarından ödünç alınan konseptler, eklemeli olarak üretilen difüzör plakaları, saf işlemeden 20 kat daha hızlı üretilebilir.
Soğutucular ve fotoğraflar
Filtrasyon aşamasından çıkan karbonca zengin ürün "kirli" olarak kabul edilebilir ve kullanılmadan önce daha fazla işlem gerektirir. Bu kirli karbon yeniden işleme, bağımsız bir sistemin dışında yapılabilir, ancak bu, kirli karbon ürünlerinin toplanması ve ikincil yeniden işleme tesislerine taşınması lojistiği sırasında daha fazla karbon üretildiği anlamına gelir. En değerli ve gelecek vaat eden karbon yakalama sistemleri, bir dereceye kadar entegre kirli karbon ürünü yeniden işlemeye sahiptir, öyle ki karbon yakalama sisteminin çıktısı temiz kullanılabilir karbon ürünleri ve güvenli su bazlı yan ürünleri içerir.
Rafineri kuleleri, entegre soğutmalı damıtma cihazları ve ısı eşanjörleri de dahil olmak üzere, geleneksel olarak montajı nispeten karmaşıktır, düzinelerce sac gövde ve aşama (yüzlerce yarda dirseğe kadar) ve düzinelerce flanş, Bağlantı Elemanları, manifoldlar olabilir. işlenmiş veya döküm. Tüm bunların tedarik edilmesi ve birleştirilmesi gerekiyor, bu da sadece parçaları yapmak ve onları monte etmekten kaynaklanan toplu karbon çıktısını ve kirliliği daha da artırıyor.
Katmanlı üretim, tedarik zincirinin önemli ölçüde entegrasyonuna ve düzenlenmesine olanak tanıyan geniş bir bileşen entegrasyonu ve genel tasarım yelpazesine izin verir. Ayrıca, sonlandırma aşamasını hızlandıran ve daha küçük bir form faktöründe daha fazla çıktı sağlayan, önce işlevli, verimli tasarımlar sağlar.
Manifoldlar (Sıvı, Gaz ve Buhar)
Karbon yakalama, sıvıların ve gazların kimya, sıcaklık ve basınç ile kombinasyonunu içeren kimyasal bir süreçtir. Manifoldların, kimyasalların iletilmesinden proses odalarına, ısı eşanjörleri gibi aktif soğutma bileşenlerine ve genel gaz dağıtım uygulamalarına kadar soğutma sıvısının verimli bir şekilde dağıtılmasına kadar karbon yakalamada birçok uygulaması vardır. Bu parçaların üretimini zorlaştıran şey, kimyasal direnç veya özel havacılık sınıfı malzemeler için gereklilik değil, birçok branşman hattında basınç eşitlemeyi sürdürme ve hatta proses odası boyunca sıvıları transfer etme ihtiyacıdır. Verimli birden çoğa dallanma ve tek tip sıvı akışı, alan ve montaj kısıtlamaları ile birleştiğinde, eklemeli imalatın benzersiz avantajlara sahip olduğu ve havacılık, savunma ve yarı iletken endüstrilerinin artık teknolojiyi benimsediği geometrik bir sorundur. .
Gelecekte daha rahat nefes alabilme ihtimalimiz
Doğrudan hava yakalama ve arıtma, atmosferik karbon seviyelerini iyileştirmek için kilit teknolojilerdir ve katkı maddesi üretimi şu anda teknolojiyi önemli ölçüde daha verimli hale getiriyor. Bu bağlamda, 3D Systems'in Temel Çözüm Lideri şunları söyledi: "3D Systems ve AirCapture, hızla yineleme yapmak ve üretilebilir bileşenler oluşturmak için eklemeli üretimden yararlanarak işbirliklerinde uzun bir yol kat etti. Proses yığınına uygulanan yüksek verimli geometriler ve ısı alışverişi artar. form faktörünü ve ayak izini azaltırken verimliliği yakalayın, teknolojinin kurulumunu ve nihayetinde genişletilmesini kolaylaştırır. Gelişmiş üretim teknikleri ve tasarım araçlarının daha fazla benimsenmesiyle, iklimin gelecek nesiller için hala rahat ve yaşanabilir olabileceğini anlamanın daha kolay olduğuna inanıyoruz."