矿化排放用于捕获二氧化碳的先进反应堆设计

在推进可持续废物管理和二氧化碳封存方面，研究人员设计了利用粉煤灰颗粒矿化二氧化碳的反应器。这项前卫技术有望为温室气体排放这一紧迫问题提供可持续、持久的解决方案，并在这一过程中重新利用工业副产品。

工业化的持续推进伴随而来的是二氧化碳排放量的激增，而二氧化碳排放量是全球变暖的主要原因之一。

现有的碳捕获、利用和储存 (CCUS) 技术面临着效率和成本问题。粉煤灰是煤炭燃烧的副产品，为二氧化碳矿化、将废物转化为资源并减少排放提供了一条有希望的途径。

然而，现行的反应堆设计难以实现气体-粒子相互作用和运行效率之间的协同作用。这些障碍凸显了深入研究创新反应堆配置和运行微调的必要性。

上海交通大学关于粉煤灰矿化反应器的研究于2024年5月7日在《能源存储与节能》杂志上发表。

该研究经过细致的计算优化，揭示了一种开创性的反应堆设计，有望提高二氧化碳捕获和矿化的效率。

该研究介绍了两种反应器设计，每种设计都经过精心设计，可通过粉煤灰实现二氧化碳矿化，并采用计算流体动力学进行优化。冲击式入口设计因其能够放大界面相互作用、延长颗粒停留时间并显著提高矿化率而脱颖而出。

相反，四边形旋转式入口有利于流线型流动，实现全面的混合和反应效率。对操作参数(气速度、载气速度和颗粒速度)的严格探索产生了最佳范围，有望将反应器性能推向新的高度，确保高效的 CO 2矿化和反应后相分离。

这项研究的首席研究员王立伟博士说：“我们的研究成果标志着碳捕获和利用技术的重大飞跃。通过改进反应堆设计和运行参数，我们在二氧化碳矿化效率方面取得了实质性的飞跃。 ”

“这项工作不仅有利于可持续废物管理，而且还提出了减少工业碳排放的务实战略，与全球气候行动倡议相一致。”

这项研究对燃煤电厂具有深远意义，为它们产生的粉煤灰提供了变革性的用途。通过将这些副产品转化为二氧化碳矿化，这项研究为减少碳排放和减轻粉煤灰处理的环境负担铺平了道路。

这项研究的应用范围十分广泛，它为废物管理和二氧化碳封存提供了一个和谐的解决方案，很可能重新定义 CCUS 技术方法。