در حال حاضر، بیش از 20 سال به قرن بیست و یکم، اهمیت مقابله با تغییرات آب و هوایی در حال شتاب گرفتن است. همان طور که ائتلاف خالص صفر سازمان ملل پیشنهاد کرده است: توافق ۲۰۵۰ پاریس نیاز به کاهش انتشار قابل توجهی را در عرض یک دهه برای حفظ گرم شدن کره زمین زیر ۱٫۵ درجه سانتی گراد و تضمین آب و هوای قابل زندگی برجسته می کند. برای رسیدن به این امر، تولیدکنندگان سنگین صنعتی به سرعت در حال ساخت کسب و کارها و سرمایه گذاری های سنگین هستند، در حالی که استارتاپ های فناوری در حال ایجاد راه حل های جدید هستند. با وجود سرمایه گذاری های تولیدکنندگان صنعتی برای حل مشکل و ایجاد راه حل های جدید توسط شرکت های فناوری جدید، هدف جهانی همچنان انجام نشده است.
در قلب جذب کربن برخی واکنش های شیمیایی نسبتاً ساده قرار دارند. هر سیستم ضبط و بازسازی کربن باید با کارایی شدید عمل کند تا اطمینان حاصل شود که با مصرف سوخت های پرکربن یا ساطع کردن کربن بیشتر به جو، مشکلات را تشدید نمی کند. به عبارت دیگر، ما باید تا حد امکان کربن را ضبط کنیم در حالی که از کربن به مراتب کمتری برای تولید واکنش نسبت به اسیر شدن استفاده می کنیم. در حالت ایده آل، هدف این است که ورودی کربن صفر را برای بازیابی نامحدود کربن به عنوان خروجی معامله کنیم.
برای حل این مشکل به زیرساخت های کربن-منفی نیاز است. کارآمدترین، موثرترین، و مقیاس پذیرترین راه برای کمک به کاهش انتشار دی اکسید کربن استفاده از ضبط مستقیم هوا (DAC) است. تصرف مستقیم هوا فناوری ای است که دی اکسید کربن را از هوا جدا می کند تا محصولات مورد نیاز اقتصادی - مانند محصولات کشاورزی، مصالح ساختمانی، سوخت ها، پلاستیک ها، و مواد شیمیایی - ایجاد کند. DACs همچنین امکان تسخیر را فراهم می کند -- توانایی ذخیره CO2 برای اهداف سازنده -- تبدیل آن از تهدید به یک فرصت.
مزایای تولید افزودنی
حذف کربن از اتمسفر نیاز به سیستمی از فیلترها، تبادل کننده های حرارتی، کندانسورها، جداکننده های گاز، و کمپرسورها دارد. بسیاری از این قطعات پیچیده نیاز به هندسه هایی دارند که به خوبی برای ساخت افزودنی مناسب هستند، که کارآمدتر و به طور بالقوه مقرون به صرفه تر از روش های ساخت سنتی است، و عملکرد قابل توجهی را برای دستگاه های DAC و مزایای اقتصادی به ارمغان می آورد:
بهینه سازی طراحی برای بهره وری انرژی. هنگامی که ما قابلیت های بهینه سازی طراحی ساخت افزودنی را به این سیستم های جذب کربن و بهره برداری اعمال می کنیم، این پتانسیل را داریم که عملکرد و کارایی را به طور چشمگیری افزایش دهد و به از دست دادن انرژی نزدیک شود.
آزادي طراحي . نمونه سازی سریع ساخت طرح های آزاد برای بیان ساختارهای جدید مورد نیاز برای گرفتن کارآمد و پردازش کربن جوی و استفاده از آن برای انجام کاری مفید است.
عملکرد. می تواند یک سری از آلایی ها با مقاومت دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی، و هدایت حرارتی بالا تولید کند.
توسعه. تحویل به سرعت با تولید مقیاس پذیر برای حمایت از تقاضای بالا برای تجهیزات در این زمینه.
بهره وری زنجیره تامین. ادغام جزء و طراحی کلی را قادر می سازد ساده سازی کیفیت و زنجیره تامین. ما نمی توانیم رد پای کربن استفاده از تامین کنندگان متعدد در سراسر کشور برای تولید یک جزء واحد را نادیده بگیریم.
تولید افزودنی تمام الزامات تولید چنین رآکتورهایی را برآورده می کند و برنامه های کاربردی را قادر می سازد که به نیازهای مختلف برای جذب کربن بپردازند.
میکرو توربین تجهیزات
میکروتوربین ها یک فناوری نوظهور در صنایع مختلف از جمله تولید برق هستند. آن ها این فرصت را ارائه می دهند تا فشار بالا، گاز کارآمد و تحویل سیال را در یک عامل فرم کوچک با ردپای حداقل انرژی/کربن فراهم کنند. کارایی جذب کربن شباهت زیادی به بازده تولید برق عمومی دارد و تابعی از تولید و ورودی انرژی است.
عملکرد بالا، فشرده سازی هوا قابل اعتماد، و ثبات فشار سیستم برای عملکرد سیستم های ضبط کربن در حال حاضر و مهم تر از آن، در آینده حیاتی است. با حرکت سیستم های ضبط کربن صنعتی به سمت واحدهای تجاری بیشتر و تولید و بهره برداری توزیع شده، استفاده از فناوری جدید و فشرده توربین برای فعال کردن عملیات با کارایی بالا و در مقیاس کوچک نیز حیاتی تر است.
Mفیلتر ایکانیکی
یک بخش کلیدی از جذب کربن این است که ابتدا کربن را با فیلترهای مکانیکی ساخت یافته «ضبط» کنیم که معمولاً با امین های جذب کننده کربن پوشش داده می شود. هوا از طریق مرحله اول به داخل سیستم کشیده می شود که مرحله «تماس مستقیم هوایی» است. کارایی یک فیلتر که مستقیماً با هوا تماس می گیرد را می توان با یک ساختار فیلتر که اجازه حداکثر تماس بین هوای ورودی و سطح فیلتر را می دهد، حداکثر کرد. تولید افزودنی اجازه می دهد تا برای یک طراحی تابع اول از این فیلتر است که می تواند سطوح بالایی از اغتشاش و مخلوط کردن القا, و همچنین سطح بالا برای حداکثر تماس با هوا.
Hخوردن تبادل کننده
زباله های گرمایی یک مشکل رایج در جذب کربن است. کربن گرفته شده در اولین مرحله تماس مستقیم هوا باید از فیلتر مکانیکی به مرحله پالایش پایین دست تخلیه شود. در بسیاری از تجسم های این فناوری، این کار با آزاد کردن کربن از فیلتر با بخار تحت فشار انجام می شود. از تبادل کننده های حرارتی می توان برای حذف گرمای باقی مانده از فرایند تولید بخار و بیشتر پایین دست برای کاهش دمای بخار غنی از کربن که از مرحله فیلتر خارج می شود، استفاده کرد. علاوه بر این، استراتژی های جدید تبادل حرارت همراه با مراحل پایین دست و تصفیه، فرایند را در دمای ثابت نگه می دارند تا واکنش های شیمیایی را حفظ کنند و محصولات کربن خروجی تولید کنند.
صفحه دیفیوزر
صفحات دیفیوزر معمولاً در فرآوری شیمیایی برای گرفتن حجم گاز یا مایع و مخلوط کردن آن استفاده می شوند. انتشار سیال مانند مفهوم کولیماسیون نور کار می کند که یک منبع نور می گیرد و انرژی را سازماندهی می کند به طوری که نور در مسیرهای پرتو موازی منتشر می شود. یک صفحه پخش کننده بسیار شبیه به سر پاشنده یک شلنگ باغچه ای است، مایع آشفته را به یک جریان یکنواخت ساخت یافته جریان خواهد داد. صفحات انتشار مایع بخش مهمی از پشته فرایند برای اطمینان از جریان یکنواخت و دست زدن به مایعات غنی از کربن به عنوان آنها را از طریق جریان است.
تولید افزودنی اجازه می دهد تا صفحات پخش کننده با حجم بالا برای ارائه پراکنده مایع با کارایی بالا، در درجه اول از طریق پیچیدگی طراحی پیاده سازی اشکال صفحه پخش کننده، بلکه اشکال پازل منتشر کننده است. استقراض مفاهیم از طراحی پازل سوخت هوافضا و تجهیزات سرمایه نیمه هادی برنامه های کاربردی پاشنده، صفحات منتشر کننده تولید شده افزودنی را می توان 20 برابر سریع تر از ماشینکاری خالص ساخت.
کولرها و هنوز ها
محصول غنی از کربن که از مرحله تصفیه بیرون می آید را می توان «کثیف» در نظر گرفت و قبل از اینکه قابل استفاده باشد نیاز به پردازش بیشتری دارد. این پردازش مجدد کربن کثیف را می توان خارج از یک سیستم مستقل انجام داد، اما به این معنی است که کربن بیشتری در طول لجستیک جمع آوری و حمل و نقل محصولات کربن کثیف به امکانات پردازش مجدد ثانویه تولید می شود. با ارزش ترین و امیدوارکننده ترین سیستم های ضبط کربن دارای درجه ای از پردازش مجدد یکپارچه محصول کربن کثیف هستند، به گونه ای که خروجی سیستم ضبط کربن شامل محصولات کربنی قابل استفاده تمیز و محصولات جانبی مبتنی بر آب سالم است.
برج های پالایشگاه، از جمله هنوز ها و تبادل کننده های حرارتی با خنک کننده یکپارچه، به طور سنتی نسبتاً پیچیده برای مونتاژ هستند، با ده ها پوسته فلزی ورق و مراحل (تا صدها یارد آرنج)، و همچنین ده ها فلنج، اتصالات، چند برابر، ممکن است ماشین سازی یا بازیگران. همه این ها باید منبع و مونتاژ شوند، خروجی کربن جمعی و آلودگی را از فقط ساخت قطعات و مونتاژ آن ها بیشتر کنند.
تولید افزودنی اجازه می دهد تا برای طیف گسترده ای از ادغام جزء و طراحی کلی، که اجازه می دهد تا برای ادغام قابل توجهی و ساده سازی زنجیره تامین. همچنین طرح های تابع-اول، کارآمدی را قادر می سازد که مرحله پایان را سرعت می بخشند و خروجی بیشتری را در یک عامل فرم کوچکتر فراهم می کنند.
چند برابر (مایع، گاز، و بخار)
جذب کربن یک فرایند شیمیایی است که شامل ترکیب سیالات و گازها با شیمی، دما، و فشار است. مانیفولدها کاربردهای زیادی در جذب کربن، از تحویل مواد شیمیایی گرفته تا محفظه های فرایندی، تا توزیع کارآمد خنک کننده به اجزای خنک کننده فعال مانند تبادل کننده های حرارتی، و کاربردهای توزیع گاز عمومی دارند. چیزی که تولید این قطعات را چالش برانگیز می کند، نیاز به مقاومت شیمیایی یا مواد ویژه درجه هوافضا نیست، بلکه نیاز به حفظ برابری فشار بر روی بسیاری از خطوط شاخه و حتی انتقال مایعات از طریق محفظه فرایند است. کارآمد یک به بسیاری از شاخه، و جریان سیال یکنواخت، همراه با محدودیت های فضا و مونتاژ، یک مسئله هندسی است که در آن تولید افزودنی دارای مزایای منحصر به فرد است، و صنایع هوافضا، دفاع، و نیمه هادی در حال حاضر اتخاذ فن آوری تصویب گسترده اثبات است.
احتمال این که در آینده راحت تر نفس بکشیم
ضبط مستقیم هوا و پالایش فناوری های کلیدی برای بهبود سطح کربن جوی هستند و تولید افزودنی در حال حاضر این فناوری را به طور قابل توجهی کارآمدتر می کند. در این راستا رهبر راه حل های اصلی سیستم های سه بعد گفت: سیستم های سه بعد و AirCapture با اهرم سازی تولید افزودنی راه درازی را در همکاری خود برای ادامه سریع و ایجاد اجزای قابل تولید پیش آمده اند. هندسه های با کارایی بالا اعمال شده به پشته فرایند و تبادل حرارت افزایش بهره وری گرفتن در حالی که کاهش عامل فرم و رد پا، ساخت فن آوری آسان برای نصب و در نهایت گسترش. با تصویب بیشتر تکنیک های ساخت پیشرفته و ابزارهای طراحی، ما معتقدیم که درک این که آب و هوا هنوز هم ممکن است برای نسل های آینده راحت و قابل زندگی باشد، آسان تر است.»