بهره‌برداری از دی اکسید کربن و هیدروژن تجدیدپذیر: مسیر تولید پایدار متانول | ||
| پژوهش نفت | ||
| دوره 35، 1404-1، فروردین و اردیبهشت 1404 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22078/pr.2025.5642.3501 | ||
| نویسندگان | ||
| پریسا اکبریان1؛ مریم رنجبر* 1؛ مهدی خیرمند2؛ نیلوفر ناصری جهرمی3؛ آریا عبدالهی4 | ||
| 1سازمان پژوهش علمی و صنعتی ایران | ||
| 2دانشکده علوم، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران | ||
| 31. سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران | ||
| 4دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مصرف دی‌اکسید کربن حاصل از کارخانجات سیمان و فرایندهای پتروشیمی باعث مشکلات زیست‌محیطی مانند تغییرات اقلیمی و اثر گلخانه‌ای شده که خطرات جدی برای زندگی انسان دارند. فناوری‌های جذب، خالص‌سازی، ذخیره‌سازی و استفاده از کربن (CCSU) یکی از رویکردهای موثر در این زمینه است. این تحقیق به معرفی منابع مناسب برای بهره‌برداری یکپارچه از گاز دی‌اکسید کربن و هیدروژن تولیدی از الکترولیز آب با استفاده از انرژی تجدیدپذیر (مانند خورشیدی) پرداخته است. هیدروژناسیون CO₂ یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌ها برای مصرف دی‌اکسید کربن است. ارزیابی پایداری این فرایند نیازمند تحلیل جامع منابع اولیه مواد، به‌ویژه CO₂ و H₂ می‌باشد. در این مقاله، چارچوب چندمعیاره‌ای برای شناسایی مناسب‌ترین منابع CO₂ و H₂ جهت فرآیندهای تبدیل ارائه شده است. منابع مختلف CO₂ (از نیروگاه‌ها تا تخمیر اتانول) و H₂ (از تولید اختصاصی تا محصول جانبی) بر اساس معیارهای زیست‌محیطی، اقتصادی و فنی ارزیابی شدند. سپس با استفاده از کاتالیزور Cu/Zn/Al₂O₃، متانول سبز تولید شد. واکنش سه مول هیدروژن و یک مول CO₂ در دمای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد و فشار ۷۰ بار، منجر به تولید متانول سبز شد. نتایج نشان داد که CO₂ حاصل از ریفرمینگ بخار متان، صنایع آهن و فولاد، تولید اتیلن اکسید و منابع نقطه‌ای با غلظت بالا، از نظر پایداری بهترین گزینه‌ها برای تامین دی‌اکسید کربن هستند. همچنین مشخص شد که H₂ زمانی پایدارتر است که به‌عنوان محصول جانبی یا از طریق الکترولیز آب با انرژی خورشیدی و بادی تولید شود. راندمان تولید متانول ۷۰٪ و تبدیل گازها به متانول ۲۰٪ بود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| کربن کپچرینگ؛ هیدروژناسیون دی اکسید کربن؛ هیدروژن سبز؛ متانول سبز؛ کاتالیست | ||
| موضوعات | ||
| ذخیره‌سازی‌هیدروژن و انرژی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Harnessing CO2 and Renewable Hydrogen: The Pathway to Sustainable Methanol Production | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Parisa Akbarian1؛ Maryam Ranjbar1؛ Mehdi Kheirmand2؛ Niloofar Naseri Jahromi3؛ Arya Abdollahi4 | ||
| 1ranian Research Organization for Science and Technology, Tehran Iran | ||
| 2Chemistry Department, College of Sciences, Yasouj University, Yasouj, Iran | ||
| 3Iranian Research Organization for Science and Technology, Tehran Iran | ||
| 4Department of Material and Metallurgy Engineering,, Azad University,, Science and Research Branch, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The consumption of carbon dioxide (CO₂) from cement factories and petrochemical processes has led to environmental issues such as climate change and the greenhouse effect, which pose serious risks to human life. Carbon capture, utilization, and storage (CCUS) technologies are one of the effective approaches in this area. This study introduces suitable sources for the integrated utilization of CO₂ gas and hydrogen produced through water electrolysis using renewable energy, such as solar power. CO₂ hydrogenation is one of the most advanced technologies for CO₂ consumption. The sustainability assessment of this process requires a comprehensive analysis of the primary material sources, especially CO₂ and H₂. This paper presents a multi-criteria framework for identifying the most suitable CO₂ and H₂ sources for conversion processes. Various CO₂ sources (from power plants to ethanol fermentation) and H₂ sources (from dedicated production to by-product hydrogen) were evaluated based on environmental, economic, and technical criteria. Then, using the Cu/Zn/Al₂O₃ catalyst, green methanol was produced. The reaction of three moles of hydrogen and one mole of CO₂ at 250°C and 70 bar pressure resulted in the production of green methanol. The results showed that CO₂ from steam methane reforming, the iron and steel industries, ethylene oxide production, and other high-concentration point sources are the best options for supplying the required CO₂ for this reaction in terms of sustainability. Additionally, it was found that H₂ is more sustainable when produced as a by-product of various processes or produced at low cost through water electrolysis using solar or wind energy. The methanol production efficiency was 70%, and the conversion of hydrogen and CO₂ gases to methanol was 20%. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Carbon capturing, carbon dioxide hydrogenation, green hydrogen, methanol, catalyst | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 74 |
||