Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.5
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pp.340-349
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2013
The present paper investigates the availability of seawater as the absorbents to capture carbon dioxide ($CO_2$) emitted from the coal fired power plant (CFPP). For the purpose of the study, readily obtainable alkali materials in CFPP such as coal fly ash (FA), NaOH and $Ca(OH)_2$ are added to seawater to prepare the absorbents and their $CO_2$ capture performances are discussed. FA can be effectively used the additives to increase $CO_2$ capture capacity of seawater to a some extent. This is ascribed that some alkali components in FA are leached into seawater and they contribute to $CO_2$ capture in the solution. However, their leaching amount and rate are restricted by the various ions in seawater. The performance of NaOH added seawater is even lower than that of NaOH added water because $OH^-$ is substantially consumed on $Ma(OH)_2$ production prior to carbonation. $CO_2$ absorption capacity of $Ca(OH)_2$ added seawater is slightly larger than that of $Ca(OH)_2$ added water. This is because that $Ca^{2+}$ which originally present in raw seawater can participate in carbonation reaction.
Carbon Capture and Storage (CCS) technologies involve three major stages, i.e., capture, transport, and storage. The transportation stage of CCS technologies has received relatively little attention because the requirements for $CO_2$ transport differ based on the industry-related conditions, geological, and demographical characteristics of each country. In this study, we analyzed the properties of $CO_2$ transport using a pipeline. This study has important implications for ensuring the stability of a long-term CCS as well as the large cost savings, as compared to the small cost ratio as a percentage of the entire CCS system. The state of $CO_2$, network topologies, and node distribution are among the major factors that influence $CO_2$ transport via pipelines. For the analysis of the properties of $CO_2$ transport using a pipeline, the $CO_2$ pipeline connections were visualized by the simulator developed by Lee [11] based on the network topologies in $CO_2$ transport. The case of Korean CCS technologies was applied to the simulation.
온실가스 감축에 대응하기 위해서 CCS기술이 지구온난화 문제를 해결하는 중요한 기술로 부각되고 있다. $CO_2$ 포집기술 중 습식법에는 대표적으로 아민, 암모니아, $K_2CO_3$와 같은 흡수제를 이용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 $CO_2$ 포집기술 중 하나인 $K_2CO_3$ 수용액을 이용하여 Bench급 $CO_2$ 포집설비에 대한 성능을 파악하기 위한 일환으로 15% $CO_2$를 공급하여 $CO_2$ 포집 안정화 시험을 진행하였다. 압력변화 및 단수 변화를 하여 실험을 진행하였고, 흡수탑 후단의 $CO_2$ 농도를 측정하여 $CO_2$ 포집 성능을 파악하였다.
The emission of carbon dioxide from the burning of fossil fuels has been identified as a major contributor to green house emissions and subsequent global warming and climate changes. For these reasons, it is necessary to separate and recover $CO_2$ gas. A new process based on gas hydrate crystallization is proposed for the $CO_2$ separation/recovery of the gas mixture. In this study, gas hydrate from $CO_2/H_2$ gas mixtures was formed in a semi-batch stirred vessel at a constant pressure and temperature. This mixture is of interest to $CO_2$ separation and recovery in Integrated Coal Gasification (IGCC) plants. The impact of tetrahydrofuran (THF) on hydrate formation from the $CO_2/H_2$ was observed. The addition of THF not only reduced the equilibrium formation conditions significantly but also helped ease the formation of hydrates. This study illustrates the concept and provides the basic operations of the separation/recovery of $CO_2$ (pre-combustion capture) from a fuel gas ($CO_2/H_2$) mixture.
Gwang Hyun Lee;Hyung Ju Roh;Min woo Lee;Won Kyeong Son;Jae Yeoul Jeong;Tae-Hong Kim;Byung-Tak NAM;Jae-Ik Kim
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.1
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pp.51-60
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2024
Hi Air Korea and Hanwha ocean are currently developing an Onboard Carbon dioxide Capture System (OCCS) to absorb CO2 emitted from ship's engine using a sodium hydroxide(NaOH) solution, and converting the resulting salt into a solid form through a chemical reaction with calcium oxide (CaO). The system process involves the following steps; 1)The reaction of CO2 gas absorption in water, 2)The reaction between carbonic acid (H2CO3) and NaOH solution to produce carbonate or bicarbonate, and 3)The reaction between carbonate or bicarbonate and CaO to form calcium carbonate (CaCO3). And ultimately, the solid material, CaCO3, is separated and discharged using a separator. The OCCS has been installed on an ship and the test results have confirmed significant reduction effects of CO2 in the ship's exhaust gas. A portion of the exhaust gas emitted from the engine was transferred to the OCCS using a blower. The flow rate of the transferred gas ranged from 800 to 1384 m3/hr, and the CO2 concentration in the exhaust gas was 5.1 vol% for VLSFO, 3.7 vol% for LNG and a 12 wt% NaOH solution was used. The results showed a CO2 capture efficiency of approximately 42.5 to 64.1 vol% and the CO2 capture rate approximately 48.4 to 52.2kg/hr. Additionally, to assess the impact of the discharged CaCO3on the marine ecosystem, we conducted "marine ecotoxicity test" and performed Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to evaluate the dispersion and dilution of the discharged effluent.
Jeon, Da-Hee;Min, Byung-Gak;Oh, Jong Gab;Nah, Changwoon;Park, Soo-Jin
Carbon letters
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v.16
no.1
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pp.57-61
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2015
Carbon aerogel is a porous carbon material possessing high porosity and high specific surface area. Nitrogen doping reduced the specific surface area and micropores, but it furnished basic sites to improve the $CO_2$ selectivity. In this work, N-doped carbon aerogels were prepared with different ratios of resorcinol/melamine by using the sol-gel method. The morphological properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM). Nitrogen content was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the specific surface area and micropore volume were analyzed by $N_2$ adsorption-desorption isotherms at 77 K. The $CO_2$ adsorption capacity was investigated by $CO_2$ adsorption-desorption isotherms at 298 K and 1 bar. Melamine containing N-doped CAs showed a high nitrogen content (5.54 wt.%). The prepared N-doped CAs exhibited a high $CO_2$ capture capacity of 118.77 mg/g (at resorcinol/melamine = 1:0.3). Therefore, we confirmed that the $CO_2$ adsorption capacity was strongly affected by the nitrogen moieties.
Lee, Do-Young;Kim, Ki-Chan;Park, Young Cheol;Han, Moon-Hee;Yi, Chang-Keun
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.4
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pp.654-658
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2012
In this study, $CO_2$ capture efficiency in relation to the inlet moisture content of the regenerator was investigated using potassium-based sorbents in the continuous process composed of two bubbling fluidized-bed reactors, where solid outlet configuration in the regenerator was converted from underflow to overflow. XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope) and TGA were performed to find out the effect of water pre-treatment according to inlet moisture content in the regenerator. The $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$ structure of solid sorbents has been increased as inlet moisture content of the regenerator increased. As a result, the $CO_2$ capture efficiency increased as the $K_2CO_3{\cdot}1.5H_2O$ structure of solid sorbents increased since the reactivity of the sorbents has been improved by that structure generated by the water pre-treatment. And $CO_2$ capture efficiency increased about 3~8% after sorbent outlet configuration of the regenerator was changed underflow to overflow.
Seong Baek Yang;Kwang-Seop Im;Km Nikita;Sang Yong Nam
Applied Chemistry for Engineering
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v.35
no.2
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pp.85-95
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2024
Direct air capture (DAC) technology plays a crucial role in mitigating climate change. Reports from the International Energy Agency and climate change emphasize its significance, aiming to limit global warming to 1.5 ℃ despite continuous carbon emissions. Despite initial costs, DAC technology demonstrates potential for cost reductions through research and development, operational learning, and economies of scale. Recent advancements in high-permeance polymer membranes indicate the potential of membrane-based DAC technology. However, effective separation of CO2 from ambient air requires membranes with high selectivity and permeability to CO2. Current research is focusing on membrane optimization to enhance CO2 capture efficiency. This study underscores the importance of direct air capture, evolving cost trends, and the pivotal role of membrane development in climate change mitigation efforts. Additionally, this research delved into the theoretical background, conditions, composition, advantages, and disadvantages of permeance and selectivity in membrane-based DAC.
Mananghaya, Michael;Yu, Dennis;Santos, Gil Nonato;Rodulfo, Emmanuel
Korean Journal of Materials Research
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v.26
no.6
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pp.298-305
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2016
In this work, recent progress on graphene/metal oxide composites as advanced materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture was investigated. Density Functional Theory calculations were used to understand the effects of temperature on the adsorption ability of $HgCl_2$ and water vapor on $CO_2$ adsorption on CaO (001) with reinforced carbon-based nanostructures using B3LYP functional. Understanding the mechanism by which mercury and $CO_2$ adsorb on graphene/CaO (g-CaO) is crucial to the design and fabrication of effective capture technologies. The results obtained from the optimized geometries and frequencies of the proposed cluster site structures predicted that with respect to molecular binding the system possesses unusually large $HgCl_2$ ($0.1-0.4HgCl_2g/g$ sorbent) and $CO_2$ ($0.2-0.6CO_2g/g$ sorbent) uptake capacities. The $HgCl_2$ and $CO_2$ were found to be stable on the surface as a result of the topology and a strong interaction with the g-CaO system; these results strongly suggest the potential of CaO-doped carbon materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture applications, the functional gives reliable answers compared to available experimental data.
Lee, Ji Hyun;Kwak, No-Sang;Lee, Dong Woog;Shim, Jae-Goo;Lee, Jung Hyun
Journal of Climate Change Research
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v.7
no.2
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pp.111-120
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2016
In this study, Techno-economic evaluation model for carbon capture & sequestration (CCS) technologies are reviewed. Based on a key parameters of Korea's electricity market, performance data of 10 MW-scale post-combustion $CO_2$ capture pilot plant in Boryong station, the cost of $CO_2$ avoided was evaluated followed by international guideline suggested by IEA CCS costing methods task force. The result showed that Korea's Electricity cost including CAPEX & OPEX of reference power plant is relatively low compared to OECD nations which lead to a lower CCS cost ($33USD\;t/CO_2$). And future work using newly evaluated CAPEX & OPEX data of power plant with/without CCS is recommended.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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