Carbon capture and storage opportunities in selected metallurgical processes
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2023-08-22
Department
Major/Subject
Chemical and Process Engineering
Mcode
CHEM3043
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
92+11
Series
Abstract
Carbon dioxide is released into the atmosphere when fossil raw materials are used to produce fuels, plastics, and chemicals. Carbon dioxide emissions cause global warming, so minimizing or eliminating them is of high importance. Carbon capture and utilization opportunities in selected Metso technologies were investigated in this thesis. Literature review was based on the current carbon capture technologies. The carbon capture method that was studied in more detail was chosen to be Calcium looping (CaL). The evaluation was done using the HSC Sim modelling tool for the simulation of the Metso technologies integrated into the CaL process. The work aimed to investigate the economic feasibility of the technology and evaluate the emissions through Life Cycle Assessment (LCA) calculations. The LCA calculation was done with HSC Sim simulation results and with openLCA. The results of the LCA were utilized to evaluate indicators like climate warming, resource depletion and particulate matter formation. The most important part of this thesis was results from capture rate, OPEX, and contribution of the carbon footprint. Based on the simulations, it was possible to conclude that although there were differences in the amount and properties of gas between the studied technologies, the capture rate of approximately 85% was at the same level for studied Metso technologies. For all the studied technology combinations, water was the most significant factor for OPEX. The key role in improving the economy is the quantity and price of water. The largest contribution to the carbon footprint comes from oxygen. The greatest improvement could be achieved if oxygen is produced with green electricity. Based on the current carbon tax, it is not economically feasible to integrate the CaL process into selected Metso technologies. The OPEX and CAPEX cost can not be covered with a current carbon tax.Hiilidioksidia vapautuu ilmakehään, kun fossiilisia raaka-aineita käytetään. Fossiilisista raaka-aineista tuotetaan polttoaineita, muovia ja kemikaaleja. Hiilidioksidipäästöt aiheuttavat maapallon lämpenemisen, joten niiden mi- nimoiminen tai poistaminen on erittäin tärkeää. Tässä työssä tutkittiin valituissa Metson metallurgisissa teknologioissa mahdollisuuksia sisällyttää hiilidioksidin talteenottotekniikkaa ja hyödyntä- mistä. Kirjallisuuskatsaus perustui nykyisiin hiilidioksidin talteenottotekno- logioihin ja talteenottomenetelmäksi valittiin kalsiumkierto. Kalsiumkierto menetelmän arvioinniksi tehtiin HSC Sim työkalulla mallinnus ja simulointi Metson teknologioiden integroimisesta kalsiumkiertoprosessiin. Työn ta- voitteena oli tarkastella teknologian taloudellista kannattavuutta sekä elin- kaariarvoinnin avulla teknologiasta vapautuvia päästöjä ympäristöön. Elin- kaariarvioinnin tuloksilla tehtiin johtopäätöksiä teknologian käytöstä koitu- via vaikutuksia ilmastonmuutokseen, luonnonvarojen ehtymiseen sekä hiukkasten muodostumiseen. Diplomityön tärkeimmät tulokset olivat talteenottoaste, käyttökustan- nukset (OPEX) ja laskenta hiilijalanjäljestä. Tutkittujen teknologioiden vä- lillä oli eroja kaasun määrässä ja ominaisuuksissa, mutta simulaatioiden pe- rusteella saavutettiin noin 85 % talteenottoaste. Kaikissa tutkituissa tekno- logiayhdistelmissä vesi vaikutti merkittävästi OPEX:n. Keskeinen rooli ta- louden parantamisessa on veden määrällä ja hinnalla. Suurin osuus hiilija- lanjäljestä tulee hapesta, joten parannusta voitaisiin saavuttaa, jos happea tuotettaisiin vihreällä sähköllä. Nykyisen hiilidioksidiveron perusteella, kalsiumkiertotekniikan liittä- minen valittuihin Metson teknologioihin ei ole taloudellisesti kannattavaa. Tällä hetkellä säästetty hiilidioksidivero ei kattaisi operointi- ja investointi- kustannuksia.Description
Supervisor
Alopaeus, VilleThesis advisor
Lindgren, MariKeywords
carbon capture and utilization, calcium looping, life cycle assessment, metallurgy
