DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.03.11

Проблема викидів карбон (IV) оксиду та можливі шляхи її вирішення

Evgeniіa Mykhailova, Volodimir Panasenko, Natalya Markova

Анотація


Розглянуто  екологічну  проблему  антропогенних  викидів  карбон  (IV)  оксиду,  який  відноситься  до  парникових  газів  прямої  дії  та  безпосереднє  впливає  на  зміну  клімату  планети.  Головними  причинами  підвищення  концентрації  антропогенного  СО2  в  атмосфері  є  енергетичні  установки,  що  працюють  на  викопному  паливі,  промислові  виробництва  та  вирубка  лісів.  Одним  із  секторів  економіки,  що  викидає  в  атмосферу  парникові  гази,  є  хімічна  галузь,  зокрема  виробництво  кальцинованої  соди.  За  статистичними  даними  на  1  тону  продукту  утворюється  приблизно  200-300  кг  карбон  (IV)  оксиду.  З  урахуванням  об’ємів  виробництва  кальцинованої  соди  та  законодавства  содові  заводи  зобов’язані  платити  екологічний  податок  за  викиди  СО2.  Таким  чином,  економічні  механізми  регулювання  викидів  антропогенних  парникових  газів  стимулюють  дослідження  цієї  проблеми  та  розроблення  ефективних  методів  її  вирішення,  зокрема  і  у  виробництві  кальцинованої  соди.  Метою  роботи  є  комплексний  аналіз  проблеми  викидів  карбон  (IV)  оксиду  у  виробництві  кальцинованої  соди  та  визначення  перспективних  методів  її  вирішення.  Виробництво  кальцинованої  соди,  яке  здійснюють  за  методом  Сольве,  викидає  в  атмосферне  повітря  до  178  млн.  т  забруднюючих  речовин  на  рік.  Основними  джерелами  викидів  є  стадія  випалу  карбонатної  сировини,  стадія  приготування  амонізованого  розсолу  та  теплоагрегати  ТЕЦ.  Загальна  концентрація  карбон  (IV)  оксиду  в  газових  викидах  становить  від  2  до  35  об.  %.  Для  знешкодження  СО2  в  промисловості  використовують  абсорбційні,  адсорбційні  та  каталітичні  способи.  Наведено  загальну  характеристику  кожного  методу  та  зазначено  їх  головні  переваги  та  недоліки.  Таким  чином,  вибір  оптимального  способу  очищення  у  виробництві  кальцинованої  соди  буде  здійснюватися  залежно  від  необхідного  ступеня  очищення,  обсягу  та  складу  газу,  що  викидається,  властивостей  абсорбентів,  адсорбентів  та  каталізаторів,  можливих  шляхів  утилізації  вилученого  СО2,  місця  розташування  содового  підприємства.  Однак,  визначальним  фактором  залишається  техніко-економічні  показники  для  використання  того  чи  іншого  способу.


Ключові слова


карбон (IV) оксид; парникові гази; кальцинована сода; абсорбція; адсорбція; каталітичні методи

Повний текст:

PDF

Посилання


Gleick P. H., Adams R. M., Amasino R. M. et al. Climate Change and the Integrity of Science. Science, 2010, Vol. 328, Issue 5979, рр. 689-690, doi: 10.1126/science.328. 5979.689.

Gerashchenko I. O., Lapidus A. L. O vliyanii promyshlennykh vybrosov uglekislogo gaza na klimaticheskiye izmeneniya [On the effect of industrial carbon dioxide emissions on climate change]. Gas chemistry, 2010, 6(16), рр. 55-57.

Global Energy & CO2 Status Report 2019. IEA. Available at: https://www.iea.org/reports/global-energy-and-co2-status-report-2019/emissions#abstract.

Burenko T. Enerhoefektyvnistʹ u promyslovosti: dodatkovyy tyahar chy instrument modernizatsiyi ta zmenshennya vykydiv parnykovykh haziv? [Energy efficiency in industry: an additional burden or tool for modernization and reduction of greenhouse gas emissions?]. ECOBUSINESS. Enterprise ecology, 2019, no. 1(78), pp. 14-17. Available at: http://ecolog-ua.com/sites/default/files/banners/2019/1_2019_full/present_nomer.pdf.

Stratehiya nyzʹkovuhletsevoho rozvytku Ukrayiny do 2050 roku [Ukraine's Low Carbon Development Strategy until 2050]. Kiev, 2018. Available at: https://menr.gov.ua/files/docs/Proekt / LEDS_ua_last.pdf.

Andersen M. S. Europe’s experience with carbon-energy taxation. S.A.P.I.EN.S S [Online], 2010, Vol. 3, Issuе 2. Available at: http:// journals.openedition.org/sapiens/1072.

Pro vnesennya zmin do Podatkovoho kodeksu Ukrayiny ta deyakykh inshykh zakonodavchykh aktiv Ukrayiny shchodo pokrashchennya administruvannya ta perehlyadu stavok okremykh podatkiv i zboriv: Zakon Ukrayiny vid 23 lystopada 2018 r. № 2628-VIII [On amendments to the Tax Code of Ukraine and some other legislative acts of Ukraine on improving the administration and revision of rates of individual taxes and fees: Law of Ukraine of November 23, 2018 No. 2628-VIII]. Verkhovna Rada Ukrayiny [Verkhovna Rada of Ukraine]. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2628-19.

Proekt Zakonu pro zasady monitorynhu, zvitnosti ta veryfikatsiyi vykydiv parnykovykh haziv [Draft Law on Principles of Monitoring, Reporting and Verification of Greenhouse Gas Emissions]. Verkhovna Rada Ukrayiny [Verkhovna Rada of Ukraine]. Available at: http://w1.c1.rada.gov.ua/pls/zweb2/webproc4_1?f3511=64881.

Griffin P. W., Hammond G. P., Norman J. B. Industrial energy use and carbon emissions reduction in the chemicals sector: A UK perspective. Applied Energy, 2018, Vol. 227, pp. 587-602, doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.010.

Soda Ash Market: Global Industry Trends, Share, Size, Growth, Opportunity and Forecast 2019-2024. Available at: https://www.researchandmarkets.com/reports/4828744/soda-ash-market-global-industry-trends-share?utm_source=CI&utm_medium=PressRelease&utm_code=gl2xm7&utm_campaign=1289066+-+Global+Soda+Ash+Markets%2c+2011-2018+%26+2019-2024&utm_exec=chdo54prd.

Soda Ash Production by Country (Thousand metric tons). IndexMundi. Available at: https://www.indexmundi.com/minerals/?product=soda-ash&graph=production.

Mykhailova E. O. [The problem of gas emissions of soda ash manufacture]. Informatsiyni tekhnolohiyi: nauka, tekhnika, tekhnolohiya, osvita, zdorovʺya. Tezy dopovidey XXVI mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi (16-18 travnya 2018 r., Kharkiv) [Information technologies: science, technology, education, health. Abstracts of the XXVI International Scientific Conference (16-18 May 2018, Kharkov)]. Kharkov, NTU "KHPI" Publ., 2018, p. 271.

Mykhailova E. O. [Modern steps of Ukraine in solving the problem of global climate change]. Problemy tekhnohenno-ekolohichnoyi bezpeky: osvita, nauka, praktyka. Zbirnyk materialiv Vseukrayinsʹkoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi (24 lystopada 2016 r., Kharkiv) [Problems of technogenic and ecological safety: education, science, practice. Collection of materials of the All-Ukrainian scientific-practical conference (24 November 2016, Kharkov)]. Kharkov: FOP Brovin O.V. Publ., 2016, pp. 183-184.

Kondrat R. M., Seredynsʹkyy D. Yu., Kondrat O. R. Doslidzhennya zastosuvannya vuhlekysloho hazu dlya vyluchennya zalyshkovoyi nafty z obvodnenykh naftovykh pokladiv [Investigation of the use of carbon dioxide for the extraction of residual oil from flooded oil deposits]. Exploration and development of oil and gas fields, 2010, no. 2(35), pp. 26-30.

Tovazhnyansky L. L., Loboyko O. Ya., Grin G. I. et al Tekhnolohiya zvʺyazanoho azotu [The technology of bound nitrogen]. Kharkov: NTU "KHPI" Publ., 2007. 536 p.

Mukhametgaliev I. M., Cherkasova E. I., Mullakhmetova L. I., Laskovenokova E. A. Ochistka gazov ot kislykh komponentov [Purification of gases from acidic components]. Bulletin of Kazan Technological University, 2017, Vol. 20, no. 3, pp. 54-60.

Stern M. C., Simeon F., Herzogb H., Hatton T. A. Post-combustion carbon dioxide capture using electrochemically mediated amine regeneration. Energy & Environmental Science, 2013, Issue 8, pp. 2505-2517, doi: 10.1039/C3EE41165F.

Mykhailova E. O. [The analysis of methods of sulfur (IV) oxide neutralization in gas emissions of soda ash production manufacture]. Ekolohichni problemy navkolyshnʹoho seredovyshcha ta ratsionalʹnoho pryrodokorystuvannya v konteksti staloho rozvytku. Zbirnyk tez dopovidey Mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi (25-26 zhovtnya 2018 r., Kherson) [Ecological problems of the environment and rational use of nature in the context of sustainable development. Collection of abstracts of the International scientific-practical conference (25 -26 October 2018, Kherson)]. Kherson: Oldi-plyus Publ., 2018, pp. 172-176.

Mykhailova E. O. [Possible ways of purification of gas emissions from nitrogens oxides in the conditions of soda ash production manufacture]. Ekolohichna bezpeka: problemy i shlyakhy vyrishennya. Zbirnyk naukovykh statey XV Mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi (9-13 veresnya 2019 r., Kharkiv) [Ecological safety: problems and solutions. Collection of scientific articles of the XV International scientific-practical conference (9-13 September 2019, Kharkov]. Kharkov: PP "Stylʹ-Izdat" Publ., 2019, pp. 227-231.

Yusuf A., Giwa A., Mohammed E. O., Mohammed O., Hajaj A. Al, Abu-Zahra M. R. M. CO2 utilization from power plant: A comparative techno-economic assessment of soda ash production and scrubbing by monoethanolamine. Journal of Cleaner Production, 2019, Vol. 237, p. 117760, doi: 10.1016/j.jclepro.2019.117760.

Jongpitisub A., Siemanond K., Henni A. Simulation of Carbon-Dioxide-Capture Process using Aqueous Ammonia. Computer Aided Chemical Engineering, 2015, Vol. 37, pp. 1301-1306, doi: 10.1016/B978-0-444-63577-8.50062-0.

Durа G., Budarin V. L., Castro-Osma J. A., Shuttleworth P. S., Quek S. C. Z., Clark J. H., North M. Importance of Micropore-Mesopore Interfaces in Carbon Dioxide Capture by Carbon-Based Materials. Angewandte Chemie, 2016, Vol. 55, Issue 32. pp. 9173-9177. doi: 10.1002/anie.201602226.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Gleick P. H., Adams R. M., Amasino R. M. et al. Climate Change and the Integrity of Science. Science. 2010. Vol. 328, Issue 5979. Р. 689-690. doi: 10.1126/science.328.5979.689.
  2. Геращенко И. О. О влиянии промышленных выбросов углекислого газа на климатические изменения. Газохимия. 2010. № 6(16). С. 55-57.
  3. Global Energy & CO2 Status Report 2019. IEA. URL: https://www.iea.org/reports/global-energy-and-co2-status-report-2019/emissions#abstract.
  4. Буренко Т. Енергоефективність у промисловості: додатковий тягар чи інструмент модернізації та зменшення викидів парникових газів? ECOBUSINESS. Екологія підприємства. 2019. № 1(78). С. 14-17. URL: http://ecolog-ua.com/sites/default/files/banners/2019/1_2019_full/present_nomer.pdf.
  5. Стратегiя низьковуглецевого розвитку України до 2050 року. Київ, 2018. URL: https://menr.gov.ua/files/docs/
    Proekt/LEDS_ua_last.pdf
    .
  6. Andersen M. S. Europe’s experience with carbon-energy taxation. S.A.P.I.EN.S S [Online]. 2010. Vol. 3, Issuе 2. URL: http://journals.openedition. org/sapiens/1072.
  7. Про внесення змін до Податкового кодексу України та деяких інших законодавчих актів України щодо покращення адміністрування та перегляду ставок окремих податків і зборів: Закон України від 23 листопада 2018 р. № 2628-VIII / Верховна Рада України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2628-19.
  8. Проект Закону про засади моніторингу, звітності та верифікації викидів парникових газів / Верховна Рада України. URL: http://w1.c1.rada.gov.ua/pls/zweb2/ webproc4_1?pf3511=64881.
  9. Griffin P. W., Hammond G. P., Norman J. B. Industrial energy use and carbon emissions reduction in the chemicals sector: A UK perspective. Applied Energy. 2018. Vol. 227. P. 587-602. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.010.
  10. Soda Ash Market: Global Industry Trends, Share, Size, Growth, Opportunity and Forecast 2019-2024. URL: https://www.researchandmarkets.com/reports/4828744/soda-ash-market-global-industry-trends-share?utm_source=CI&utm_medium=PressRelease&utm_code=gl2xm7&utm_campaign=1289066+-+Global+Soda+Ash+Markets%2c+2011-2018+%26+2019-2024&utm_exec=chdo54prd.
  11. Soda Ash Production by Country (Thousand metric tons). IndexMundi. URL: https://www.indexmundi.com/minerals
    /?product=soda-ash&graph=production
    .
  12. Михайлова Є. О. Проблема газових викидів виробництва кальцинованої соди Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я. Тези доповідей ХXVІ міжнародної науково-практичної конференції (16–18 травня 2018 р., Харків). Харків: НТУ «ХПІ», 2018. С. 271.
  13. Михайлова Є. О. Сучасні кроки України у вирішенні проблеми глобальної зміни клімату. Проблеми техногенно-екологічної безпеки: освіта, наука, практика. Збірник матеріалів Всеукраїнської науково-практичної конференції (24 листопада 2016 р., Харків). Харків: ФОП Бровін О.В., 2016. С. 183-184.
  14. Кондрат Р. М., Серединський Д. Ю., Кондрат О. Р. Дослідження застосування вуглекислого газу для вилучення залишкової нафти з обводнених нафтових покладів. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2010. № 2(35). С. 26-30.
  15. Товажнянський Л. Л., Лобойко О. Я., Гринь Г. І. та ін. Технологія зв’язаного азоту. Харків: НТУ «ХПІ», 2007. 536 с.
  16. Мухаметгалиев И. М., Черкасова Е. И., Муллахметова Л. И., Ласковенокова Е. А. Очистка газов от кислых компонентов. Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т 20, № 3. С. 54-60.
  17. Stern M. C., Simeon F., Herzogb H., Hatton T. A. Post-combustion carbon dioxide capture using electrochemically mediated amine regeneration. Energy & Environmental Science. 2013. Issue 8. Р. 2505-2517. doi: 10.1039/C3EE41165F.
  18. Михайлова Є. О. Аналіз методів знешкодження сульфуру (IV) оксиду в газових викидах виробництва кальцинованої соди. Екологічні проблеми навколишнього середовища та раціонального природокористування в контексті сталого розвитку. Збірник тез доповідей Міжнародної науково-практичної конференції (25–26 жовтня 2018 р., Херсон). Херсон: Олді-плюс, 2018. С. 172-176.
  19. Михайлова Є. О. Можливі способи очищення газових викидів від оксидів нітрогену в умовах виробництва кальцинованої соди. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення. Збірник наукових статей XV Міжнародної науково-практичної конференції (9–13 вересня 2019 р., Харків). Харків: ПП «Стиль-Іздат», 2019. С. 227-231.
  20. Yusuf A., Giwa A., Mohammed E. O., Mohammed O., Hajaj A. Al, Abu-Zahra M. R. M. CO2 utilization from power plant: A comparative techno-economic assessment of soda ash production and scrubbing by monoethanolamine. Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 237. P. 117760. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.117760.
  21. Jongpitisub A., Siemanond K., Henni A. Simulation of Carbon-Dioxide-Capture Process using Aqueous Ammonia. Computer Aided Chemical Engineering. 2015. Vol. 37. P. 1301-1306. doi: 10.1016/B978-0-444-63577-8.50062-0.
  22. Durа G., Budarin V. L., Castro-Osma J. A., Shuttleworth P. S., Quek S. C. Z.,  Clark J. H., North M. Importance of Micropore-Mesopore Interfaces in Carbon Dioxide Capture by Carbon-Based Materials. Angewandte Chemie. 2016. Vol. 55, Issue 32. P. 9173-9177. doi: 10.1002/anie.201602226.