Relatively high indoor CO2 concentration (>1,000 ppm) has a negative impact on human health. In this work, indoor CO2 adsorbent was developed by impregnating KOH or K2CO3 on commercial activated carbon, named as KOH/AC and K2CO3/AC. Commercial activated carbon (AC) showed relatively high BET surface area (929 m2/g) whereas KOH/AC and K2CO3/AC presented lower BET surface area of 13.6 m2/g and 289 m2/g. Two experimental methods of TGA (2,000 ppmCO2, weight basis) and chamber test (initial concentration: 2,000 ppmCO2, CO2 IR analyzer) were used to investigate the adsorption capacity. KOH/AC and K2CO3/AC exhibited similar adsorption capacities (145~150 mgCO2/g), higher than K2CO3/Al+Si supports adsorbent (84.1 mgCO2/gsample). Similarly, chamber test also showed similar trend. Both KOH/AC and K2CO3/AC represented higher adsorption capacities (KOH/AC: 93.5 mgCO2/g K2CO3/AC: 94.5 mgCO2/gsample) K2CO3/Al+Si supports. This is due to the KOH or K2CO3 impregnation increased alkaline active sites (chemical adsorption), which is beneficial for CO2 adsorption. In addition, the regeneration test results showed both K-based adsorbents pose a good regeneration and reusability. Finally, the current study suggested that both KOH/AC and K2CO3/AC have a great potential to be used as CO2 adsorbent for indoor CO2 adsorption.
A drawback in the CO2 capture process using an aqueous amine solution is the high energy requirement for the regeneration process. In order to overcome this disadvantage, this study investigated CO2 capture characteristics using a biphasic absorbent in which isopropanol (IPA) was introduced into an aqueous solution of diethylenetriamine (DETA). When the IPA composition exceeded 20 wt% in 20 wt% DETA aqueous solution, the absorbent phase was liquid-liquid separated into a CO2-rich phase and a CO2-lean phase because of the low solubility of the salt formed by the reaction of CO2 with DETA in isopropanol. When the isopropanol composition in the DETA aqueous solution increased, the phase volume ratio of the CO2-rich phase to the volume of the CO2-lean phase increased; and, accordingly, the CO2 in the CO2-rich phase was more concentrated. The results of absorbing CO2 in a packed tower using 20 wt% DETA + IPA + water absorbent confirmed that both the CO2 absorption capacity and the absorption rate were higher than that of the 20 wt% DETA aqueous solution. When a biphasic absorbent composed of DETA + IPA + water is applied to CO2 capture, it can be expected to concentrate CO2 because of phase separation and thereby reduce regeneration energy owing to volume reduction of the CO2-rich phase.
When CO2 foam is injected into the saline aquifer, the relative permeability of CO2 decreases and its viscosity increases, thereby reducing mobility in porous media and ultimately improving CO2 storge with enhanced sweep efficiency. In general, surfactants were used to fabricate CO2 foam. Recently, nanoparticles have been used to form stable foam than surfactant. This paper introduces CO2 storage technology using nanoparticle stabilized CO2 foam. If the surface of the hydrophilic nanoparticles is partially modified into a CO2-philic portion, the particles have an affinity for CO2 and water, thus forming a stable CO2 foam even in deep saline aquifers under high temperature and high salinity conditions, thereby it can be stored in the pores of the rock. In terms of economics, injection method using nanopaticle-stabilized CO2 foam is more expensive than the conventional CO2 injection, but it is estimated that it will have price competitiveness because the injection efficiency is improved. From an environmental point of view, it is possible to inject chemical substances such as surfactants and nanomaterials into aquifers or reservoirs for specific purposes such as pollutant removal and oil production. However, some studies have shown that nanoparticles and surfactants are toxic to aquatic animals, so environmentally proven substances should be used. Therefore, further research and development will be needed to study the production and injection of nanoparticle-stabilized CO2 foam that are environmentally safe and economically reasonable.
Carbon capture, and storage (CCS) is important for the reduction of greenhouse gases and achieving carbon neutrality. CCS focuses on storing captured CO2 permanently in underground reservoirs. CO2-enhanced oil recovery (CO2-EOR) is one form of CCS, where CO2 is injected into the underground to enhance oil recovery. CO2-EOR not only aids in the extraction of residual oil but also contributes to carbon neutrality by storing CO2 underground continuously. CO2-EOR can be classified into miscible and immiscible methods, with the CO2-water alternating gas (CO2-WAG) technique being a representative approach within the miscible method. In CO2-WAG, water and CO2 are alternately injected into the reservoir, enabling oil production and CO2 storage. The WAG method allows for controlling the breakthrough of injection fluids, providing advantages in oil recovery. It also induces hysteresis in relative permeability during the injection and production process, expanding the amount of trapped CO2. In this study, the effects of enhancing oil recovery and storing CO2 underground during CO2-EOR were presented. Additionally, cases of CO2-EOR application in relation to CCS were introduced.
Gyubin Lee;Jae-Young Lee;Hyung-Jun Jang;Sangwon Ko;Hye-Jin Hong
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.3
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pp.260-266
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2023
In recent years, excessive emissions of carbon dioxide(CO2) have become the cause of global climate change. Consequently, there has been significant research activity aimed at both removing and utilizing CO2. This study assesses the potential utilization of railway tie concrete waste, generated from railway infrastructure, as a CO2 absorption material and investigates the physicochemical properties before and after CO2 absorption to understand the CO2 removal mechanisms. Railway tie concrete waste primarily consists of Si(26.60 %) and contains 9.82 % of Ca. Compared to samples of Cement and Normal concrete waste, it demonstrated superior potential for use as a CO2 absorption material, with approximately 98 % of the Ca content participating in CO2 absorption reactions. Through Thermogravimetric Analysis(TGA) and X-ray Diffraction(XRD) analysis, it was confirmed that the carbonate reaction, where the Ca in railway tie concrete waste converts into CaCO3 through reaction with CO2 gas, is the primary mechanism for CO2 removal. Furthermore, Scanning Electron Microscopy(SEM) analysis revealed the formation of numerous CaCO3 particles with sizes less than 0.1 ㎛ after the CO2 absorption reaction. This transformation of large internal voids in the CO2 absorption material into mesopores resulted in an increase in the specific surface area of the material.
The purpose of this study was to gain basic information on the characteristics of $CO_2$ adsorption in relation to $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon in a Fixed Bed Reactor. From the results of this study the following conclusions were made: $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon had a longer breakthrough time and more enhanced adsorption capacity than activated carbon alone. When tested with isothermal adsorption and tested for $CO_2$ adsorption the amount of $CO_2$ adsorbed varied with temperature, $CO_2$ inlet concentration, gas flow rate, aspect ratio, etc. Based on the results, when Langmuir, Freundlich and Dubinin-Polanyi adsorption isotherms were used for linear regression of isothermal adsorption data, Langmuir adsorption isotherm was the most suitable. And, the optimum condition for $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ impregnated activated carbon make-up was 1N and $Li_2CO_3$ was 0.1N. It could be concluded that adsorption capacity was decreased with adsorption temperature and increased gas concentration. When the aspect ratio (L/D) was varied 0.5, 1.0 and 2.0, the significant drop of adsorption amount was observed below 1.0 and breakthrough time was shortened with gas flow rate.
Ionic conduction mechanism of Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) intercalated with CO32- (Mg-Al CO32- LDH) was studied. The electromotive force for the water vapor concentration cell using Mg-Al CO32- LDH as electrolyte showed water vapor partial pressure dependence and obeyed the Nernst equation, indicating that the hydroxide ion transport number of Mg-Al CO32- LDH is almost unity. The ionic conductivity of Mg(OH)2, MgCO3 and Al2(CO3)3 was also examined. Only Al2(CO3)3 showed high hydroxide ion conductivity of the order of 10-4 S cm-1 under 80% relative humidity, suggesting that Al2(CO3)3 is an ion conducting material and related to the generation of carrier by interaction with water. To discuss the ionic conduction mechanism, Mg-Al CO32- LDH having deuterium water as interlayer water (Mg-Al CO32- LDH(D2O)) was prepared. After the adsorbed water molecules on the surface of Mg-Al CO32- LDH(D2O) were removed by drying, DC polarization test for dried Mg-Al CO32- LDH(D2O) was examined. The absorbance attributed to O-D-stretching band for Mg-Al CO32- LDH(D2O) powder at around the positively charged electrode is larger than that before polarization, indicating that the interlayer in Mg-Al CO32- LDH is a hydroxide ion conduction channel.
In this study, we investigated the structure and properties of a highly heat conductive metal-ceramic core-shell CoAl2O4@Al micro-composite for heterogeneous catalysts support. The CoAl2O4@Al was prepared by hydrothermal surface oxidation of Al metal powder, which resulted in the structure with a high heat conductive Al metal core encapsulated by a high surface area CoAl2O4 shell. For comparison, CoAl2O4 was also prepared by co-precipitation method and also utilized for a catalyst support. Rh catalysts supported on CoAl2O4@Al and CoAl2O4 were prepared by incipient wetness impregnation and characterized by N2 adsorption, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), CO chemisorption, and temperature-programmed reduction (TPR). The properties of catalysts were investigated for glycerol steam reforming reaction for hydrogen production at 550 ℃. Rh/CoAl2O4@Al exhibited about 2.8 times higher glycerol conversion turnover frequency (TOF) than Rh/CoAl2O4 due to facilitated heat transport through the core-shell structure. The CoAl2O4@Al and CoAl2O4 also showed some catalytic activities due to a partial reduction of Co on the support, and a higher catalytic activity was also found on the CoAl2O4@Al core-shell than CoAl2O4. These catalysts, however, displayed deactivation on the reaction stream due to carbon deposition on the catalysts surface.
CO2 concentration in kimchi package has emerged recently as a potential index of product ripening to be monitored or sensed in intelligent packaging. Considering that addition of CO2 absorber into the flexible kimchi package changes behavior of its CO2 concentration, ripening of kimchi in total acidity, package CO2 concentration in partial pressure (PCO2) and package volume at 10℃ were estimated by mathematical model for two size packages included with different CO2 absorbers. In small size package containing 0.5 kg of kimchi, relatively less gas permeable low density polyethylene (LDPE) sachet of the absorber was found to give rise of PCO2 linearly correlated with acidity at acceptable conditions of absorber amount and size. The levels of PCO2 at optimum ripening were different with absorber amount. However, highly gas permeable microporous spunbonded film (Tyvek) sachet did not show the linear relationship except a condition of 1.5 g of CO2 absorbent. In large size package containing 2.0 kg, absorber sachets of LDPE and Tyvek could give the linear relationship between product acidity and package PCO2 but at different levels (PCO2 of package with LDPE sachet: 0.46~0.79 bar, PCO2 of package with Tyvek sachet: 0.00~0.75 bar). The PCO2 at optimal ripening was found to be less variable with LDPE sachets than with Tyvek ones. Use of package CO2 concentration as an indicator of kimchi ripening was shown to be possible on the limited conditions where the linear relationship between them is established or confirmed.
As sprout vegetables of interest growing, its maintaining the quality of the technology was needed to solve the problem of increasing growth and maintain quality after harvest. This experiment proved that the quality of radish sprout vegetable was affected by CO2 treatment during cultivation. Thus, the effect of CO2 treatment during cultivation on postharvest quality of radish sprout vegetable was investigated in terms of the quality changes in weight loss, gas partial pressure, SPAD, hue angle external appearance during storage at polypropylene film (thickness 30 ㎛) at 10℃. CO2 treatment used the way to gas with 700 ppm or carbonated water with 700 ppm and 1,400 ppm. The study revealed that growths on CO2 treated plant were more than those of non-treatment on stem length. After harvesting, the CO2 treated plant and control growing little different characteristics on fresh weight, plant length and so on. However, there were no differences between the CO2 treated plant and control on the Fv/Fm and SOD (superoxide dismutase). In gas partial pressure, the O2 consumption and CO2 accumulation of the CO2 treated plant tended to be more than that of non-treated plant. This study also checked that after packaging, the effects of CO2 treatment during cultivation on the quality of radish sprout vegetable was not significant. However, there were tended to CO2 treatments were lower value compared to control on SPAD, hue angle and general appearance. CO2 treatments of radish sprouting vegetable before harvest were improve growth of stem length, but ones were not improving the maintain of quality on radish sprout vegetable during shelf-life period. The results indicated that CO2 treatment only affected stem elongation until radish sprout vegetable its growth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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