Повышение эффективности методов извлечения и утилизации диоксида углерода

В современных условиях развитие низкоуглеродной экономики в Российской Федерации имеет важное значение не только с точки зрения достижения глобальных климатических целей, но и с точки зрения достижения технологического суверенитета. Россия по-прежнему находится на пятом месте среди мировых лидеров по антропогенным выбросам СО2, что в современной геополитической обстановке создает дополнительный рычаг давления со стороны недружественных стран, и может привести к отсечению РФ даже от существующих рынков дружественных стран из-за «повышенной углеродоёмкости товаров и услуг». Так, например в 2023 году выбросы CO2 в России выросли с 2022 года на 1,9% и достигли ~2,67 Гт СО2-экв., что составляет ~5% мировых. Углеродоемкость экономики России в 2023 году достигла 356 кг СО2/$k ВВП, что, в сравнении с периодом 2019-2022 гг., по-прежнему выше значений Евросоюза (104 кг CO2/$k ВВП) и США (190 кг CO2/$k ВВП) и близко к показателям Китая (425 кг CO2/$k ВВП), который является лидером по выбросам CO2. В то же время санкционное давление со стороны недружественных стран ограничивает доступ к оборудованию и технологиям и затрудняет выполнение части мероприятий в области декарбонизации экономики РФ. Поэтому вопрос развития отечественных CCUS технологий для развития низкоуглеродной промышленности в России стоит крайне остро, что обуславливает актуальность поставленных целей. Исследования, планируемые к проведению в рамках предлагаемой работы, являются продолжением проводимых молодежной лабораторией «Извлечение и утилизация диоксида углерода» ИНХС РАН работ по двум основным блокам CCUS: 1) развитие технологий улавливания СО2; 2) развитие технологий конверсии СО2 в полезные продукты. Направления исследований лаборатории «Извлечение и утилизация диоксида углерода» ИНХС РАН заключаются в создании основ технологий улавливания и конверсии СО2 в ценные продукты крупнотоннажной и малотоннажной химии в четырех условных группах: (I) мембранные и адсорбционные методы улавливания СО2 из газовых смесей; (II) регенерация СО2-селективных алканоламиновых абсорбентов от продуктов деградации в современных процессах газоочистки; (III) вовлечение СО2 из сбросных газов в получение углеводородов топливного назначения; (IV) каталитическое гидрирование СО2 (с вовлечением аммиака) для получения аминов. I. Разработка альтернативных технологий извлечения СО2 из сбросных газов на основе мембранного газоразделения и твердых сорбентов. Апробация разработанных процессов в процессе улавливания СО2 из модельных дымовых газов с применением изготовленных стендов-демонстраторов. II. Разработка комплексной технологии регенерации алканоламиновых абсорбентов СО2 от продуктов деградации (включающую этап электромембранной очистки от термостабильных солей, и этап очистки от электронейтральных продуктов деградации). Апробация разработанных решений на реальных промышленных абсорбентах процессов газоочистки, и доведение УГТ технологии до 7-8. III. Оптимизация технологии вовлечения СО2 в получение углеводородов топливного назначения. Поиск оптимальных составов оригинальных тандемных (металлический компонент, цеолитный компонент) катализаторов для осуществления процесса и проведение их ресурсных испытаний. IV. Разработка технологии одностадийного получения алкиламинов на основе каталитического гидрирования СО2 с вовлечением аммиака. Оптимизация металл-содержащих бифункциональных каталитических систем для повышения селективности по аминам и проведение их ресурсных испытаний.