Hiện nay, hơn 20 năm bước vào thế kỷ 21, tầm quan trọng của việc giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu đang ngày càng gia tăng. Theo đề xuất của Liên minh Net Zero của LHQ: Thỏa thuận Paris năm 2050 nhấn mạnh sự cần thiết phải giảm lượng khí thải đáng kể trong vòng một thập kỷ để giữ cho sự nóng lên toàn cầu dưới 1,5 độ và đảm bảo một khí hậu có thể sống được. Để đạt được điều này, các nhà sản xuất công nghiệp nặng đang nhanh chóng xây dựng doanh nghiệp và đầu tư mạnh, trong khi các công ty khởi nghiệp công nghệ đang tạo ra các giải pháp mới. Bất chấp các khoản đầu tư của các nhà sản xuất công nghiệp để giải quyết vấn đề và việc tạo ra các giải pháp mới của các công ty công nghệ mới, mục tiêu toàn cầu vẫn chưa hoàn thành.
Trung tâm của quá trình thu giữ cacbon là một số phản ứng hóa học tương đối đơn giản. Bất kỳ hệ thống thu giữ và tái tạo carbon nào cũng phải hoạt động với hiệu suất cực cao để đảm bảo rằng nó không làm trầm trọng thêm các vấn đề do tiêu thụ nhiên liệu carbon cao hoặc thải nhiều carbon vào khí quyển. Nói cách khác, chúng ta phải thu được càng nhiều cacbon càng tốt trong khi sử dụng ít cacbon hơn để tạo ra phản ứng so với lượng cacbon được thu giữ. Lý tưởng nhất, mục tiêu là trao đổi đầu vào bằng không carbon để thu hồi carbon không giới hạn như đầu ra.
Để giải quyết vấn đề này, cơ sở hạ tầng tiêu cực carbon là cần thiết. Cách hiệu quả nhất, hiệu quả và có thể mở rộng để giúp giảm lượng khí thải CO2 là sử dụng thu nhận không khí trực tiếp (DAC). Chụp không khí trực tiếp là công nghệ tách carbon dioxide khỏi không khí để tạo ra các sản phẩm cần thiết về mặt kinh tế - chẳng hạn như sản phẩm nông nghiệp, vật liệu xây dựng, nhiên liệu, chất dẻo và hóa chất. DAC cũng cho phép cô lập -- khả năng lưu trữ CO2 cho các mục đích xây dựng -- biến nó từ mối đe dọa thành cơ hội.
Lợi ích của sản xuất phụ gia
Loại bỏ carbon khỏi khí quyển cần một hệ thống bộ lọc, bộ trao đổi nhiệt, bộ ngưng tụ, bộ tách khí và máy nén. Nhiều bộ phận phức tạp này đòi hỏi phải có hình học phù hợp để sản xuất phụ gia, hiệu quả hơn và có khả năng tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống, đồng thời mang lại hiệu suất đáng kể cho thiết bị DAC và lợi ích kinh tế:
Tối ưu hóa thiết kế để tiết kiệm năng lượng. Khi chúng tôi áp dụng các khả năng tối ưu hóa thiết kế của sản xuất phụ gia cho các hệ thống thu nhận và sử dụng carbon này, chúng tôi có khả năng tăng đáng kể hiệu suất và hiệu suất, giảm thiểu tiêu hao năng lượng.
Tự do thiết kế. Sản xuất tạo mẫu nhanh giải phóng các thiết kế để thể hiện các cấu trúc mới lạ cần thiết để thu giữ và xử lý cacbon trong khí quyển một cách hiệu quả và sử dụng nó để làm việc gì đó hữu ích.
màn biểu diễn. Nó có thể sản xuất một loạt các hợp kim có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn và dẫn nhiệt cao.
Khả năng mở rộng. Được cung cấp nhanh chóng với khả năng sản xuất có thể mở rộng để hỗ trợ nhu cầu cao về thiết bị trong lĩnh vực này.
Hiệu quả chuỗi cung ứng. Tích hợp thành phần và thiết kế tổng thể cho phép hợp lý hóa chất lượng và chuỗi cung ứng. Chúng ta không thể bỏ qua lượng khí thải carbon của việc sử dụng nhiều nhà cung cấp trên toàn quốc để sản xuất một thành phần duy nhất.
Sản xuất phụ gia đáp ứng tất cả các yêu cầu để sản xuất các lò phản ứng như vậy và cho phép các ứng dụng đáp ứng các nhu cầu khác nhau về thu giữ carbon.
Thiết bị tuabin nhỏ
Microturbines là một công nghệ mới nổi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cả sản xuất điện. Chúng mang lại cơ hội cung cấp phân phối khí và chất lỏng áp suất cao, hiệu quả ở dạng nhỏ với mức năng lượng / khí thải carbon tối thiểu. Hiệu quả của việc thu giữ carbon rất giống với hiệu quả của việc phát điện nói chung và là một chức năng của sản xuất và đầu vào năng lượng.
Hiệu suất cao, khả năng nén không khí đáng tin cậy và sự ổn định áp suất của hệ thống là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của hệ thống thu giữ carbon hiện tại và quan trọng hơn là trong tương lai. Khi các hệ thống thu giữ carbon công nghiệp hướng tới nhiều đơn vị thương mại hơn và sản xuất và vận hành phân tán, việc sử dụng công nghệ tuabin mới, nhỏ gọn càng quan trọng hơn để cho phép các hoạt động quy mô nhỏ, hiệu quả cao.
Mbộ lọc điện tử
Một phần quan trọng của quá trình thu giữ carbon là đầu tiên "bắt giữ" carbon bằng các bộ lọc cơ học có cấu trúc, thường được phủ bằng các amin thu hút carbon. Không khí được hút vào hệ thống thông qua giai đoạn đầu tiên, đó là giai đoạn "tiếp xúc trực tiếp với không khí". Hiệu quả của bộ lọc tiếp xúc trực tiếp với không khí có thể được tối đa hóa nhờ cấu trúc bộ lọc cho phép tiếp xúc tối đa giữa không khí đi vào và bề mặt bộ lọc. Sản xuất phụ gia cho phép thiết kế ưu tiên chức năng của bộ lọc này có thể tạo ra mức độ hỗn loạn và trộn lẫn cao, cũng như diện tích bề mặt cao để tiếp xúc với không khí tối đa.
Hăn trao đổi
Chất thải nhiệt là một vấn đề phổ biến trong quá trình thu giữ carbon. Carbon thu được trong giai đoạn tiếp xúc trực tiếp với không khí đầu tiên phải được hút chân không từ bộ lọc cơ khí đến giai đoạn tinh chế phía dưới. Theo nhiều phương án của công nghệ, điều này được thực hiện bằng cách giải phóng carbon khỏi bộ lọc bằng hơi nước có áp suất. Bộ trao đổi nhiệt có thể được sử dụng để loại bỏ nhiệt dư từ quá trình sinh hơi và phổ biến hơn là hạ nhiệt để giảm nhiệt độ của hơi nước giàu carbon rời khỏi giai đoạn lọc. Ngoài ra, các chiến lược trao đổi nhiệt mới kết hợp với các bước chưng cất và tinh chế ở hạ nguồn giữ cho quy trình ở nhiệt độ ổn định để duy trì các phản ứng hóa học và tạo ra các sản phẩm carbon đầu ra.
Tấm khuếch tán
Các tấm khuếch tán thường được sử dụng trong xử lý hóa chất để lấy một thể tích khí hoặc chất lỏng và trộn nó. Sự khuếch tán chất lỏng hoạt động giống như khái niệm chuẩn trực ánh sáng, lấy một nguồn sáng và tổ chức năng lượng để ánh sáng khuếch tán ra ngoài theo các đường chùm song song. Một tấm khuếch tán rất giống với đầu phun nước của vòi tưới vườn, nó sẽ chảy chất lỏng hỗn loạn thành một dòng chảy thống nhất có cấu trúc. Các tấm khuếch tán chất lỏng là một phần quan trọng của quy trình để đảm bảo dòng chảy đồng nhất và xử lý chất lỏng giàu carbon khi chúng chảy qua.
Sản xuất phụ gia cho phép các tấm khuếch tán khối lượng lớn cung cấp phân tán chất lỏng hiệu quả cao, chủ yếu thông qua sự phức tạp trong thiết kế của việc thực hiện các hình dạng tấm khuếch tán, cũng như các hình dạng vòi khuếch tán. Vay mượn các khái niệm từ thiết kế vòi phun nhiên liệu hàng không vũ trụ và các ứng dụng phun nước cho thiết bị bán dẫn, các tấm khuếch tán được chế tạo bổ sung có thể được chế tạo nhanh hơn 20 lần so với gia công thuần túy.
Bộ làm mát và ảnh tĩnh
Sản phẩm giàu carbon ra khỏi công đoạn lọc có thể được coi là "bẩn" và cần được xử lý thêm trước khi được sử dụng. Quá trình tái xử lý carbon bẩn này có thể được thực hiện bên ngoài một hệ thống độc lập, nhưng nó có nghĩa là sẽ tạo ra nhiều carbon hơn trong quá trình hậu cần thu thập và vận chuyển các sản phẩm carbon bẩn đến các cơ sở tái chế thứ cấp. Các hệ thống thu giữ carbon có giá trị và hứa hẹn nhất có một số mức độ tái xử lý sản phẩm carbon bẩn tích hợp, như vậy đầu ra của hệ thống thu giữ carbon bao gồm các sản phẩm carbon sạch có thể sử dụng được và các sản phẩm phụ an toàn từ nước.
Tháp lọc dầu, bao gồm tháp tĩnh và bộ trao đổi nhiệt tích hợp làm mát tích hợp, theo truyền thống tương đối phức tạp để lắp ráp, với hàng chục lớp vỏ và công đoạn kim loại tấm (lên đến hàng trăm thước khuỷu), cũng như hàng chục mặt bích, phụ kiện, ống góp, có thể gia công hoặc đúc. Tất cả những điều này cần phải được tìm nguồn gốc và lắp ráp, làm tăng hơn nữa sản lượng carbon tập thể và ô nhiễm do chỉ sản xuất các bộ phận và lắp ráp chúng.
Sản xuất phụ gia cho phép tích hợp nhiều thành phần và thiết kế tổng thể, cho phép tích hợp và tinh giản đáng kể chuỗi cung ứng. Nó cũng cho phép các thiết kế hiệu quả, ưu tiên chức năng giúp tăng tốc giai đoạn hoàn thiện và cung cấp nhiều đầu ra hơn trong một hệ số hình thức nhỏ hơn.
Manifolds (Chất lỏng, Khí và Hơi nước)
Thu giữ carbon là một quá trình hóa học bao gồm sự kết hợp của chất lỏng và khí với hóa học, nhiệt độ và áp suất. Manifolds có nhiều ứng dụng trong việc thu giữ carbon, từ cung cấp hóa chất đến các buồng xử lý, phân phối hiệu quả chất làm mát đến các bộ phận làm mát tích cực như bộ trao đổi nhiệt và các ứng dụng phân phối khí nói chung. Điều khiến việc sản xuất các bộ phận này trở nên thách thức không phải là yêu cầu về khả năng chống hóa chất hoặc vật liệu đặc biệt cấp hàng không vũ trụ, mà là nhu cầu duy trì sự cân bằng áp suất trên nhiều đường nhánh và thậm chí truyền chất lỏng qua buồng xử lý. Sự phân nhánh hiệu quả từ một đến nhiều nhánh và dòng chất lỏng đồng đều, cùng với các hạn chế về không gian và lắp ráp, là một vấn đề hình học trong đó sản xuất phụ gia có những lợi thế riêng và các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, quốc phòng và bán dẫn hiện đang áp dụng công nghệ Việc áp dụng rộng rãi là bằng chứng .
Khả năng chúng ta có thể dễ thở hơn trong tương lai
Thu giữ và lọc không khí trực tiếp là công nghệ quan trọng để cải thiện mức carbon trong khí quyển và sản xuất phụ gia hiện đang làm cho công nghệ này hiệu quả hơn đáng kể. Về vấn đề này, Lãnh đạo Giải pháp Chính của 3D Systems cho biết: "Hệ thống 3D và AirCapture đã tiến một bước dài trong sự hợp tác của họ bằng cách tận dụng quá trình sản xuất phụ gia để nhanh chóng lặp lại và tạo ra các thành phần có hiệu suất cao áp dụng cho ngăn xếp quy trình và tăng trao đổi nhiệt thu được hiệu quả trong khi giảm yếu tố hình thức và dấu chân, giúp công nghệ dễ dàng cài đặt và cuối cùng là mở rộng. Với việc tiếp tục áp dụng các kỹ thuật sản xuất tiên tiến và công cụ thiết kế, chúng tôi tin rằng dễ hiểu hơn rằng khí hậu có thể vẫn thoải mái và có thể sống được cho các thế hệ tương lai. "