अब, 21वीं सदी में 20 से अधिक वर्षों से, जलवायु परिवर्तन से निपटने के महत्व में तेजी आ रही है। यूएन नेट जीरो कोएलिशन द्वारा प्रस्तावित: 2050 पेरिस समझौता ग्लोबल वार्मिंग को 1.5 डिग्री से नीचे रखने और रहने योग्य जलवायु की गारंटी के लिए एक दशक के भीतर महत्वपूर्ण उत्सर्जन में कमी की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है। इसे प्राप्त करने के लिए, भारी औद्योगिक निर्माता तेजी से व्यवसाय बना रहे हैं और भारी निवेश कर रहे हैं, जबकि तकनीकी स्टार्टअप नए समाधान बना रहे हैं। समस्या को हल करने के लिए औद्योगिक निर्माताओं द्वारा निवेश और नई तकनीकी कंपनियों द्वारा नए समाधान के निर्माण के बावजूद, वैश्विक लक्ष्य अधूरा रहता है।
कार्बन कैप्चर के केंद्र में कुछ अपेक्षाकृत सरल रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं। किसी भी कार्बन कैप्चर और पुनर्जनन प्रणाली को अत्यधिक दक्षता के साथ काम करना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह उच्च कार्बन ईंधन की खपत या वातावरण में अधिक कार्बन उत्सर्जित करके समस्याओं को बढ़ाए नहीं। दूसरे शब्दों में, हमें जितना संभव हो उतना कार्बन कैप्चर करना होगा, जबकि प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए बहुत कम कार्बन का उपयोग करना होगा। आदर्श रूप से, लक्ष्य आउटपुट के रूप में असीमित कार्बन रिकवरी के लिए शून्य कार्बन इनपुट का व्यापार करना है।
इस समस्या को हल करने के लिए कार्बन-नेगेटिव इंफ्रास्ट्रक्चर की जरूरत है। CO2 उत्सर्जन को कम करने में मदद करने का सबसे कुशल, प्रभावी और स्केलेबल तरीका डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC) का उपयोग करना है। डायरेक्ट एयर कैप्चर एक ऐसी तकनीक है जो आर्थिक रूप से आवश्यक उत्पाद बनाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड को हवा से अलग करती है - जैसे कृषि उत्पाद, निर्माण सामग्री, ईंधन, प्लास्टिक और रसायन। DACs सीक्वेस्ट्रेशन -- को रचनात्मक उद्देश्यों के लिए CO2 को स्टोर करने की क्षमता भी सक्षम करते हैं -- इसे खतरे से अवसर में बदल देते हैं।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लाभ
वातावरण से कार्बन को हटाने के लिए फिल्टर, हीट एक्सचेंजर्स, कंडेनसर, गैस सेपरेटर और कम्प्रेसर की एक प्रणाली की आवश्यकता होती है। इन जटिल भागों में से कई को ज्यामिति की आवश्यकता होती है जो कि योगात्मक निर्माण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, जो पारंपरिक निर्माण विधियों की तुलना में अधिक कुशल और संभावित रूप से अधिक लागत प्रभावी है, और डीएसी उपकरणों और आर्थिक लाभों के लिए पर्याप्त प्रदर्शन लाता है:
ऊर्जा दक्षता के लिए डिजाइन अनुकूलन। जब हम इन कार्बन कैप्चर और यूटिलाइजेशन सिस्टम में एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग की डिजाइन ऑप्टिमाइजेशन क्षमताओं को लागू करते हैं, तो हमारे पास ऊर्जा हानि के करीब पहुंचकर प्रदर्शन और दक्षता में नाटकीय रूप से वृद्धि करने की क्षमता होती है।
डिजाइन स्वतंत्रता। रैपिड प्रोटोटाइप निर्माण वायुमंडलीय कार्बन को कुशलतापूर्वक पकड़ने और संसाधित करने और कुछ उपयोगी करने के लिए इसका उपयोग करने के लिए आवश्यक उपन्यास संरचनाओं को व्यक्त करने के लिए डिज़ाइन को मुक्त करता है।
प्रदर्शन। यह उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापीय चालकता के साथ मिश्र धातुओं की एक श्रृंखला का उत्पादन कर सकता है।
विस्तारशीलता। क्षेत्र में उपकरणों की उच्च मांग का समर्थन करने के लिए स्केलेबल विनिर्माण के साथ जल्दी से वितरित किया गया।
आपूर्ति श्रृंखला दक्षता। घटक एकीकरण और समग्र डिजाइन गुणवत्ता और आपूर्ति श्रृंखला को सुव्यवस्थित करने में सक्षम बनाता है। हम एक घटक का उत्पादन करने के लिए देश भर में कई आपूर्तिकर्ताओं का उपयोग करने के कार्बन पदचिह्न को नजरअंदाज नहीं कर सकते।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग ऐसे रिएक्टरों के उत्पादन के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करता है और ऐसे अनुप्रयोगों को सक्षम बनाता है जो कार्बन कैप्चर के लिए विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
माइक्रो टर्बाइन उपकरण
बिजली उत्पादन सहित विभिन्न उद्योगों में माइक्रोटर्बाइन एक उभरती हुई तकनीक है। वे न्यूनतम ऊर्जा/कार्बन पदचिह्न के साथ एक छोटे रूप कारक में उच्च दबाव, कुशल गैस और द्रव वितरण प्रदान करने का अवसर प्रदान करते हैं। कार्बन कैप्चर की दक्षता सामान्य बिजली उत्पादन के समान ही है और यह उत्पादन और ऊर्जा इनपुट का एक कार्य है।
उच्च प्रदर्शन, विश्वसनीय वायु संपीड़न, और सिस्टम दबाव स्थिरता अब कार्बन कैप्चर सिस्टम के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण हैं और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि भविष्य में। चूंकि औद्योगिक कार्बन कैप्चर सिस्टम अधिक वाणिज्यिक इकाइयों की ओर बढ़ते हैं और उत्पादन और संचालन वितरित करते हैं, उच्च दक्षता, छोटे पैमाने पर संचालन को सक्षम करने के लिए उपन्यास, कॉम्पैक्ट टर्बाइन प्रौद्योगिकी का उपयोग करना और भी महत्वपूर्ण है।
Mयांत्रिक फिल्टर
कार्बन कैप्चर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा पहले कार्बन को संरचित यांत्रिक फिल्टर के साथ "कैप्चर" करना है, जो आमतौर पर कार्बन-आकर्षित करने वाली अमाइन के साथ लेपित होता है। पहले चरण के माध्यम से प्रणाली में हवा खींची जाती है, जो "प्रत्यक्ष वायु संपर्क" चरण है। एक फिल्टर की दक्षता जो सीधे हवा से संपर्क करती है, एक फिल्टर संरचना द्वारा अधिकतम की जा सकती है जो आने वाली हवा और फिल्टर सतह के बीच अधिकतम संपर्क की अनुमति देती है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग इस फिल्टर के फंक्शन-फर्स्ट डिज़ाइन की अनुमति देता है जो उच्च स्तर की अशांति और मिश्रण के साथ-साथ अधिकतम वायु संपर्क के लिए उच्च सतह क्षेत्र को प्रेरित कर सकता है।
Hएक्सचेंजर खाओ
कार्बन कैप्चर में हीट वेस्ट एक आम समस्या है। पहले प्रत्यक्ष वायु संपर्क चरण में कैप्चर किए गए कार्बन को यांत्रिक फिल्टर से डाउनस्ट्रीम रिफाइनिंग चरण में निकाला जाना चाहिए। प्रौद्योगिकी के कई अवतारों में, यह दबाव वाले भाप के साथ फिल्टर से कार्बन को मुक्त करके पूरा किया जाता है। हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग भाप उत्पादन प्रक्रिया से अवशिष्ट गर्मी को दूर करने के लिए किया जा सकता है और फिल्टर चरण को छोड़कर कार्बन युक्त भाप के तापमान को कम करने के लिए आमतौर पर डाउनस्ट्रीम का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, डाउनस्ट्रीम डिस्टिलेशन और रिफाइनिंग स्टेप्स के साथ संयुक्त नई हीट एक्सचेंज रणनीतियाँ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने और आउटपुट कार्बन उत्पादों का उत्पादन करने के लिए प्रक्रिया को एक स्थिर तापमान पर रखती हैं।
डिफ्यूज़र प्लेट
गैस या तरल की मात्रा लेने और इसे मिलाने के लिए डिफ्यूज़र प्लेट्स का उपयोग आमतौर पर रासायनिक प्रसंस्करण में किया जाता है। द्रव प्रसार प्रकाश कोलिमेशन की अवधारणा की तरह काम करता है, जो एक प्रकाश स्रोत लेता है और ऊर्जा को व्यवस्थित करता है ताकि प्रकाश समानांतर बीम पथों में फैल जाए। एक डिफ्यूज़र प्लेट एक बगीचे की नली के स्प्रिंकलर हेड के समान होती है, यह अराजक तरल को एक संरचित समान प्रवाह में प्रवाहित करेगी। तरल प्रसार प्लेटें कार्बन युक्त तरल पदार्थों के समान प्रवाह और संचालन को सुनिश्चित करने के लिए प्रक्रिया स्टैक का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं क्योंकि वे प्रवाहित होते हैं।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग हाई-वॉल्यूम डिफ्यूज़र प्लेट्स को उच्च दक्षता वाले तरल फैलाव प्रदान करने की अनुमति देता है, मुख्य रूप से डिफ्यूज़र प्लेट आकृतियों को लागू करने की डिज़ाइन जटिलता के माध्यम से, लेकिन डिफ्यूज़र नोजल आकार भी। एयरोस्पेस फ्यूल नोजल डिजाइन और सेमीकंडक्टर कैपिटल इक्विपमेंट स्प्रिंकलर एप्लिकेशन से उधार की अवधारणा, एडिटिवली निर्मित डिफ्यूज़र प्लेट्स को शुद्ध मशीनिंग की तुलना में 20 गुना तेजी से गढ़ा जा सकता है।
कूलर और चित्र
निस्पंदन चरण से निकलने वाले कार्बन युक्त उत्पाद को "गंदा" माना जा सकता है और इसे इस्तेमाल करने से पहले आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। यह गंदा कार्बन पुनर्प्रसंस्करण एक स्टैंड-अलोन सिस्टम के बाहर किया जा सकता है, लेकिन इसका मतलब है कि गंदे कार्बन उत्पादों को माध्यमिक पुनर्प्रसंस्करण सुविधाओं के लिए इकट्ठा करने और परिवहन के रसद के दौरान अधिक कार्बन उत्पन्न होता है। सबसे मूल्यवान और होनहार कार्बन कैप्चर सिस्टम में कुछ हद तक एकीकृत गंदे कार्बन उत्पाद पुनर्संसाधन होते हैं, जैसे कि कार्बन कैप्चर सिस्टम के आउटपुट में स्वच्छ प्रयोग करने योग्य कार्बन उत्पाद और सुरक्षित जल-आधारित उप-उत्पाद शामिल होते हैं।
एकीकृत शीतलन के साथ स्थिर और ताप विनिमायक सहित रिफाइनरी टावर, पारंपरिक रूप से इकट्ठा करने के लिए अपेक्षाकृत जटिल हैं, जिसमें दर्जनों शीट धातु के गोले और चरण (कोहनी के सैकड़ों गज तक), साथ ही साथ दर्जनों फ्लैंगेस, फिटिंग, मैनिफोल्ड, हो सकते हैं। मशीनीकृत या डाली। इन सभी को सोर्स और असेंबल करने की जरूरत है, सामूहिक कार्बन आउटपुट और प्रदूषण को सिर्फ पुर्जे बनाने और उन्हें असेंबल करने से बढ़ाने की जरूरत है।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कंपोनेंट इंटीग्रेशन और समग्र डिजाइन की एक विस्तृत श्रृंखला की अनुमति देता है, जो आपूर्ति श्रृंखला के महत्वपूर्ण एकीकरण और सुव्यवस्थित करने की अनुमति देता है। यह फ़ंक्शन-प्रथम, कुशल डिज़ाइन को भी सक्षम बनाता है जो परिष्करण चरण को गति देता है और छोटे फॉर्म फैक्टर में अधिक आउटपुट प्रदान करता है।
मैनिफोल्ड्स (तरल, गैस और भाप)
कार्बन कैप्चर एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें रसायन, तापमान और दबाव के साथ तरल पदार्थ और गैसों का संयोजन शामिल है। मैनिफोल्ड्स में कार्बन कैप्चर में कई अनुप्रयोग होते हैं, रसायनों को प्रोसेस चैंबर्स तक पहुंचाने से लेकर, कूलेंट को सक्रिय कूलिंग घटकों जैसे हीट एक्सचेंजर्स और सामान्य गैस वितरण अनुप्रयोगों में कुशलतापूर्वक वितरित करने के लिए। इन भागों के उत्पादन को जो चुनौतीपूर्ण बनाता है वह रासायनिक प्रतिरोध या विशेष एयरोस्पेस-ग्रेड सामग्री की आवश्यकता नहीं है, बल्कि कई शाखा लाइनों पर दबाव बराबर बनाए रखने और यहां तक कि प्रक्रिया कक्ष के माध्यम से तरल पदार्थ को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। कुशल एक-से-कई शाखाओं में बंटना, और एकसमान द्रव प्रवाह, अंतरिक्ष और असेंबली बाधाओं के साथ मिलकर, एक ज्यामितीय मुद्दा है जहां योज्य निर्माण के अद्वितीय फायदे हैं, और एयरोस्पेस, रक्षा और अर्धचालक उद्योग अब प्रौद्योगिकी को अपना रहे हैं व्यापक रूप से अपनाना प्रमाण है .
संभावना है कि हम भविष्य में आसानी से सांस ले सकें
वायुमंडलीय कार्बन स्तरों में सुधार के लिए डायरेक्ट एयर कैप्चर और रिफाइनिंग प्रमुख प्रौद्योगिकियां हैं, और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग वर्तमान में तकनीक को काफी अधिक कुशल बना रही है। इस संबंध में, 3D सिस्टम्स के प्रिंसिपल सॉल्यूशंस लीडर ने कहा: "3D सिस्टम्स और AirCapture ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का लाभ उठाकर तेजी से पुनरावृति और उत्पादक घटकों को बनाने के लिए अपने सहयोग में एक लंबा सफर तय किया है। प्रक्रिया स्टैक और हीट एक्सचेंज वृद्धि पर लागू उच्च दक्षता ज्यामिति फॉर्म फैक्टर और फुटप्रिंट को कम करते हुए दक्षता पर कब्जा, प्रौद्योगिकी को स्थापित करना और अंततः विस्तार करना। उन्नत विनिर्माण तकनीकों और डिजाइन टूल को अपनाने के साथ, हमारा मानना है कि यह समझना आसान है कि जलवायु अभी भी आरामदायक और भावी पीढ़ियों के लिए रहने योग्य हो सकती है। "