A thermodynamic model of CO2 sequestration in aqueous solutions of selected waste

• Autorzy: Uliasz-Bocheńczyk A. , Cempa M.

Warianty tytułu

PL

Termodynamiczny model sekwestracji CO2 w wodnych roztworach wybranych odpadów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mineral sequestration using mineral waste is an interesting attempt at combining the solving of two important ecological problems: the reduction of anthropogenic emissions of CO2 by permanent binding and a fuller use of waste with restricted economic applications. The waste used to bind CO2 by way of mineral sequestration should have a high content of CaO and free CaO. Fly ashes from fluidized beds seem interesting in terms of preparing aqueous suspensions to be used in mineral sequestration of CO2. The article presents the results of modelling of the processes occuring in aqueous suspensions as exemplified by suspensions prepared on the basis of fluidized ashes from the power plant in Tychy subjected to the effects of CO2. The selection of these suspensions was based on the results of previous research. The thermodynamic model presented in the article is an attempt to identify the kind and order of occurrence of chemical reactions leading to permanent binding of carbon dioxide observed in aqueous ash suspensions subjected to the effects of CO2. The elaborated model confirmed both the complexity of themineral sequestration process in this kind of waste and the results of research conducted by other authors.

PL

Mineralna sekwestracja przy zastosowaniu odpadów mineralnych jest interesującą próbą połączenia dwóch ważnych problemów ekologicznych: redukcji antropogenicznej emisji CO2 poprzez jego trwałe wiązanie oraz pełniejszego wykorzystania odpadów o ograniczonym zastosowaniu gospodarczym. Do wiązania CO2 poprzez mineralną sekwestrację powinny być stosowane odpady o wysokiej zawartości CaO i wolnego CaO. Interesującymi odpadami do sporządzania zawiesin wodnych do zastosowania ich dla mineralnej sekwestracji CO2 są popioły fluidalne. W artykule przedstawiono wyniki modelowania dotyczące procesów zachodzących w zawiesinach wodnych na przykładzie zawiesin sporządzonych z popiołem fluidalnym z Ec. Tychy poddanych działaniu CO2. Zawiesiny te wybrano na podstawie wyników wcześniejszych badań. Przedstawiony w artykule model jest próbą identyfikacji rodzaju i kolejności reakcji chemicznych w wodnych zawiesinach popiołowych poddanych działaniu CO2 prowadzących do trwałego wiązania ditlenku węgla. Wykonane modelowanie potwierdziło złożoność procesu mineralnej sekwestracji oraz wyniki badań innych autorów.

Słowa kluczowe

EN

mineral waste; mineral sequestration of CO2; fluidized ash; fluidized bed; modelling

PL

odpady mineralne; mineralna sekwestracja CO2; popioły fluidalne; kocioł fluidalny; modelowanie

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 26, z. 4
• Strony: 119--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Uliasz-Bocheńczyk A.

autor

Cempa M.

• Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland,

Bibliografia

• Fernandez Bertos M., Simons S.J.R., Hills C.D., Carey P.J., 2004 - A review of accelerated carbonation technology in the treatment of cement-based materials and sequestration of CO2. Journal of Hazardous Materials B112, p. 193-205.
• Gawlicki M., 2007 - Odpady jako surowce w procesach wytwarzania spoiw hydraulicznych. Zrównoważone wykorzystanie zasobów w Europie - surowce z odpadów. Ed. Kudełko J., Kulczycka J., Wirth H., IGSMiE, Cracow.
• Giergiczny Z., 2006 - Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemianowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych. Monography no. 325, Cracow.
• Gitari W.M., Petrik L.F., Etchebers O., Key D.L., Okujeni C., 2008 - Utilization of fly ash for treatment of coal mines wastewater: Solubility controls on major inorganic contaminants, Fuel, vol. 87, p. 2450-2462.
• Huijgen W.J.J., 2007 - Carbon dioxide sequestration by mineral carbonation. feasibility of enhanced natural weathering as a CO2 emission reduction technology. Thesis, Energy Research Centre of The Netherlands. 232 p.
• Huijgen W.J.J., Comans R.N.J., 2005 - Mineral CO2 sequestration by carbonation of industrial residues. ECN. ECN-C-05-074. www.ecn.nl.
• Kurdowski W., 2010 - Chemia cementu i betonu. Wyd. Polski Cement/Wyd. Naukowe PWN, Kraków/Warszawa.
• Łączny J. M., 2002 - Niekonwencjonalne metody wykorzystania popiołów lotnych. Wydawnictwo GIG, Katowice.
• Łączny M.J., Dąbrowska L., Kubicki P., 1995 - Składowanie gęstych zawiesin popiołów lotnych. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• Maciaszczyk A., Dobrzyński D., 2007 - Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warsaw.
• Montes-Hernandez G., Perez-Lopez R., Renard F., Nieto J.M., Charlet L., 2009 - Mineral sequestration of CO2 by aqueous carbonation of coal combustion fly-ash, Journal of Hazardous Materials, vol. 161, p. 1347-1354.
• Maryamchik M.,Wietzke D.L., 2000 - Circulating Fluidized Bed Design Approach Comparison. POWER-GEN International 2000, November 14-16, 2000, Orlando, Florida, U.S.A.
• Nontananandth S., Kamon M., 1996 - Hydration mechanisms of fly ash stabilized by lime. Environmental Geotechnics Congress, Osaka.
• Parkhurst D.L.,Appelo C.A.J., 1999 - 1999 User's guide to PHREEQC (Version 2). A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculation. USGS, Water - Resources Investigations Report 99-4259.
• Perez-Lopez R., Castillo J., Quispeb D., Nietob J. M., 2010 - Neutralization of acid mine drainage using the final product from CO2 emissions capture with alkaline paper mill waste. Journal of Hazardous Materials, vol. 177, p. 762- 772.
• Perez-Lopez R., Montes-Hernandez G., Nieto J.M., Renard F., Charlet L., 2008 - Carbonation of alkaline paper mill waste to reduce CO2 greenhouse gas emissions into the atmosphere. Applied Geochemistry, vol. 23, p. 2292-2300.
• Rendek E., Ducom G., Germain P., 2006 - Carbon dioxide sequestration in municipal solid waste incinerator (MSWI) bottom ash. Journal of Hazardous Materials B128, p. 73-79.
• Roszczczynialski W., Gawlicki M., 2004 - Uboczne produkty spalania jako składniki spoiw mineralnych. Materiale of "Szkoła Gospodarki Odpadami", Cracow/Rytro, p. 211-220.
• Stumm W., Morgan J., 1999 - Aquatic chemistry. John Wiley & Sons, New York 1999.
• Soong Y., Goodman A.L., McCarthy-Jones J.R., Baltrus J.P., 2004 - Experimental and simulation studies on mineral trapping of CO2 with brine. Energy Conversion and Management, vol. 45, p. 1845-1859.
• Stolaroff J.K., Lowry G.V., Keith D.W., 2005 - Using CaO- and MgO-rich industrial waste sreams for carbon sequestration. Energy Conversion and Management 46, p. 687-699.
• Sun J., Simons S.J.R., 2008 - Accelerated carbonation of MSWI APC residues for sequestration of flue gas CO2. Accelerated carbonation of different size fractions of stainless steel slag. Proceedings of 2nd International Conference on Accelerated Carbonation for Environmental and Materials Engineering, 1-3 October, Roma, Italy, p. 191-200.
• Wałek T., Opracowanie modelu procesu powstawania mikrosfer w węglowych kotłach pyłowych, research project POL-POSTDOC II no. PBZ/MEiN/01/2006/13.
• Uliasz-Bocheńczyk A., 2009 - Mineralna sekwestracja CO2 w wybranych odpadach. Studia, Rozprawy, Monografie 153, Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Cracow.
• Uliasz-Bocheńczyk A.(red.), Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomykała R., 2007 - Składowanie CO2 z zawiesinami popiołowo-wodnymi pod ziemią. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Cracow.
• Wigand M., Carey J.W., Schütt H., Spangenberg E., Erzinger J., 2008 - Geochemical effects of CO2 sequestration in sandstones under simulated in situ conditions of deep saline aquifers. Applied Geochemistry, vol. 23, p. 2735-2745.