Ingin memenangkan hadiah satu juta dolar dari Elon Musk? Penangkapan karbon (CC) adalah topik yang sangat populer akhir-akhir ini. Lusinan perusahaan baru sedang menangani masalah menghilangkan kelebihan CO 2 dari atmosfer untuk menstabilkan iklim.
Saya sendiri bukan ahli CU, tapi saya sering ditanyai tentang topik ini. Oleh karena itu, saya menawarkan Anda artikel ini untuk membantu mengatur pemikiran kita dan menyempurnakan strategi kita untuk mengembangkan dan mengevaluasi berbagai sistem penangkapan karbon (CCS).
Apakah teknologi CU kita berharga? Mari kita periksa mesin VU hipotetis kita dari dua perspektif: fisik dan ekonomi.
Fisika
Bukankah mobil kita adalah mesin gerak abadi yang tersembunyi?
Di kehidupan sebelumnya, saya menghabiskan beberapa tahun merancang sistem maglev, dan sering menemukan konsep dari desainer lain yang kinerjanya terlalu ideal untuk dunia nyata. Jika resistansi sistem negatif, itu adalah mesin yang bergerak terus - menerus .
Jika sistem menghabiskan lebih sedikit energi pada konsentrasi CO 2 daripada melepaskannya ke udara, itu adalah mesin yang bergerak terus-menerus. Jika mesin kita memampatkan aliran gas tanpa mengonsumsi energi atau menghasilkan panas parasit, hal itu melanggar hukum termodinamika. Mesin gerak abadi jelas tidak ada - jadi periksalah matematika!
Apa yang kita tahu yang tidak diketahui orang lain?
Apa fakta kontradiktif yang tidak jelas ini? Bagaimana sistem kami menggunakannya?
Berapa banyak energi yang sebenarnya dikonsumsi oleh sistem kita?
FCS terkadang menggunakan pergantian suhu di unggun sorben atau pemisahan elektrokimia untuk meningkatkan konsentrasi CO 2 dari biasanya 420 ppm (0,042 vol.%) Menjadi hampir 100%. Apakah sistem kita membutuhkan banyak energi listrik atau panas untuk beroperasi? Dari mana asalnya
Jika ini adalah sistem elektrokimia, apakah ia menggunakan lebih banyak atau lebih sedikit energi per mol CO 2 dibandingkan dengan peleburan aluminium (1500 kJ / mol)? Apakah ada arus tegangan rendah yang besar digunakan di sana? Apakah kami memiliki generator unipolar? Berapa banyak tembaga yang dibutuhkan sistem? Jika pada tegangan sel Y kita membutuhkan elektron X per molekul CO 2, ternyata X * Y * 95 kJ / mol. Seberapa dekat kita dengan batasan ini?
Apakah sistem kami mengurangi jumlah total CO 2 di udara?
Jika sistem pemulihan CO 2 kita melepaskan kalsium oksida (kapur) dari kalsinasi termal dan pembakaran gas alam, ia akan mengeluarkan lebih banyak CO 2 daripada yang pernah ditangkapnya . Ups.
Pertanyaan yang lebih umum: berapa tahun harus dijalankan untuk melebihi jumlah CO 2 yang dilepaskan selama operasi?
Bagaimana kita mendekati penilaian kendala teoritis?
Entropi pelarutan Gibbs CO 2 di atmosfer kira-kira 19,4 kJ / mol. Ini adalah nilai yang kecil - oleh karena itu, tidak ada yang terlibat dalam pembangkitan energi menggunakan gradien osmotik dari CO 2 pekat di atmosfer. Apakah sistem kami mendekati parameter ini dengan cara yang terlihat? Apakah dia membutuhkannya? Bisakah dia dekat dengannya? Jika kita menggunakan pemisahan elektrokimia, bagaimana kita menangani pemanasan dan viskositas ohmik?
Apakah efisiensi listrik salah satu batasan utama sistem kita? Apakah harus efisien, dan berapa biaya peluang untuk meningkatkan efisiensi sebesar 1%? Jika listrik menjadi lebih murah sebesar 1% per tahun, apakah ini akan setara dengan peningkatan virtual dalam efisiensi sebesar 1%?
Apakah mobil kita benar-benar memusatkan CO 2 di atmosfer ?
Unit kami berkedip dengan lampu, dan CO 2 dengan konsentrasi 100% keluar dari pipa . Jadi, semuanya baik-baik saja? Tidak juga. Apakah itu menghemat karbon? Apakah kita tidak sengaja membakar bagian mobil kita? Persis?
Saya pikir dalam kasus ini, standar ideal adalah usia radiokarbon nol CO 2 yang diperoleh melalui konsentrasi dari atmosfer - sedangkan CO 2 yang diperoleh, misalnya, sebagai hasil elektrolisis karbonat yang tidak disengaja yang diekstraksi dari bumi, akan menjadi sangat tua dan tidak radioaktif. Spektrometer massa diperlukan untuk menguji karbon-14. Ada banyak laboratorium di Amerika Serikat yang akan melakukan pengujian semacam itu dengan biaya beberapa ratus dolar, meskipun biasanya sampel perlu diubah terlebih dahulu menjadi grafit.
Namun, penanggalan karbon bukannya tanpa kekurangan - sumber karbon organik, seperti minyak nabati, kayu, atau batu bara, masih muda dalam hal penanggalan radiokarbon. Jadi jika mesin kita menggunakan, katakanlah, lemak kembang gula untuk pelumasan, kita perlu memeriksa perhitungannya secara menyeluruh dan juga memikirkan tentang apa yang kita lakukan.
Bisakah kita mengkonfirmasi hasil kita?
Apakah kami memahami sistem pengujian kami? Sudahkah kita mengukur setiap aspek mesin? Akankah video tersebut membingungkan investor dengan presentasi karyanya? Apakah tonggak utamanya jelas? Akankah orang yang menonton video tersebut dapat membuat sendiri mesin seperti itu dan melakukan pengujian yang sama? Apakah informasi dan hasil tes dijelaskan dengan baik untuk peninjau independen? Apakah kita memiliki pemahaman yang baik tentang seperti apa eksperimen yang terdokumentasi dengan baik seharusnya terlihat dan terasa, atau haruskah kita membaca satu atau dua makalah tentang biologi?
Ada banyak orang yang kurang dipahami di bidang CU, dan kami perlu menetapkan standar dokumentasi tingkat tinggi. Kami tidak berencana untuk mempublikasikan rahasia perkembangan kami, tetapi orang hampir tidak dapat berharap bahwa investor akan menyerahkan uang mereka sebagai imbalan atas janji dan harapan.
Bisakah proyek kita ditingkatkan?
Apakah ada kendala fisik mendasar dalam pelaksanaan proyek? Jika kita akan mengumpulkan 10 Gt CO 2 setahun dari penanaman pohon, berapa banyak air yang dibutuhkan untuk menyiraminya? Dapatkah fotosintesis bersaing dengan penambangan fosil? Apa batasan mendasar dalam menskalakan proyek kami? Apakah ada akses ke modal? Pengembalian investasi? Apakah Anda membutuhkan reagen langka? Apakah perusahaan memiliki pendiri yang mencurigakan? Apakah ada akses ke jaringan listrik dengan kapasitas yang memadai? Bagaimana status hukum pajak karbon?
Apakah sistem kontrol kita siap meninggalkan laboratorium?
Sistem tenaga mesin yang digunakan Tesla di masa-masa awalnya sangat tidak bisa diandalkan. Lusinan penguat operasional analog digunakan di sana, memutar motor AC asinkron. Sejarah penuh dengan proyek yang tidak dapat membuahkan hasil karena mereka belum cukup umur untuk berproduksi.
Apakah kita punya model laboratorium yang bisa diperlihatkan kepada orang-orang? Apakah itu bekerja? Apakah jelas bagian mana yang dibuat dengan tergesa-gesa dan mana yang memiliki arti yang sebenarnya? Apakah aman berada di ruangan yang sama dengannya?
Apakah teknologinya siap untuk diproduksi? Dapatkah kami memberikan prototipe kepada insinyur rata-rata yang baru saja lulus dari perguruan tinggi dan berkata "buatkan kami 10.000 dari ini," dan cukup yakin bahwa Anda mendapatkan instrumen yang berfungsi, andal, dan cukup efisien? Sudahkah kita menyelesaikan semua kesalahan sebelum mencari investasi besar, atau apakah mesin tersebut berada pada level eksperimen ilmiah?
Keuangan
Berapa biaya CO 2 kami ?
Bisakah kita memproduksi CO 2 dengan harga $ 1000 per ton, $ 100 atau $ 10? Berapa biaya CO 2 kami ? Berapa harga yang kita inginkan? Dan berapa biayanya? Bagaimana kita dibandingkan dengan pesaing? Seberapa besar kita bisa mempercayai rencana kita untuk meningkatkan mobil?
Seberapa mahal SUU kita?
Bagaimana struktur belanja modal? Berapa ton CO 2 yang perlu ditangkap mesin untuk membayar sendiri setelah dikurangi biaya operasi, biaya pembiayaan, depresiasi, dan amortisasi? Itu akan makan waktu berapa lama?
Jika mesin kami menangkap satu kilogram CO 2per hari dengan biaya $ 100 per ton, itu akan menghasilkan $ 36,5 per tahun. Jika biaya pembuatan mobil kami adalah $ 500, maka akan membutuhkan waktu 15 tahun untuk menutup biaya itu saja. Menghabiskan $ 500 untuk suku cadang dan tenaga kerja berkisar dari kue besar hingga mesin pencuci piring sederhana dalam hal skala dan kompleksitas proyek. Teknisi yang kurang lebih terampil harus mengumpulkan tumit mesin ini setiap hari, yaitu, kita harus memproduksi sekitar 1.500 mobil setahun. Dan bagaimanapun juga, keuntungannya hanya $ 50.000, yang bahkan tidak cukup untuk belajar di institut [di AS / kira-kira. per.].
Jika belanja modal diamortisasi selama 10-30 tahun beroperasi, bagaimana memperkirakan belanja modal? Apakah kita mengandalkan pinjaman pemerintah dengan suku bunga rendah? Apakah kami akan menjadi penjamin emisi untuk klien yang membeli perangkat dari kami? Bagaimana cara mendiversifikasi risiko di bidang ini, mengingat korelasi yang kuat (baik di bidang teknologi dan peraturan)?
Atau apakah kita dapat menutup biaya dalam beberapa bulan atau tahun, dan mengandalkan pinjaman jangka pendek atau bahkan dana kita sendiri?
Seberapa cepat mobil rusak? Bukankah itu terdepresiasi lebih cepat daripada hasilnya?
Berapa biaya menjalankan sistem kendali
Berapa biaya operasional kami? Apakah Anda membutuhkan pekerja untuk melayani? Bahan habis pakai apa yang dimiliki mobil - reagen, katup, alat kelengkapan, pompa, elektroda, perangkat lunak?
Bagaimana biaya operasi cocok dengan jadwal amortisasi belanja modal? Apakah mobil menghabiskan lebih banyak untuk pekerjaan daripada depresiasi? Apakah kerumitan desain dapat dibenarkan untuk mengurangi biaya operasional? Ataukah mesin tersebut sangat andal sehingga dapat dihidupkan dan dilupakan - dan NASA dapat menggunakannya untuk bekerja dengan atmosfer di Bulan?
Apakah kita mengerahkan mobil di halaman kita atau di suatu tempat di gurun pasir? Bagaimana kita akan menjangkau pelanggan dan peralatan pendukung di lokasi terpencil atau sulit dijangkau?
Kembali ke energi
Apakah biaya energi penting untuk rencana keuangan? Sepuluh tahun yang lalu, biaya listrik membuat "hidrogen hijau" (dibuat dari air dengan elektrolisis) terlalu mahal dibandingkan dengan "biru" (dibuat dari gas alam dengan steam reforming). Saat ini, tenaga surya 10 kali lebih murah selama jam sibuk. Bagaimana model bisnis dan pengoptimalan sistem kita akan berubah jika listrik menjadi lebih mahal atau lebih murah selama masa pakai mesin kita?
Apakah energi proses kami intensif? Apakah sebanding dengan pendinginan atau pemurnian elektro magnesium? Akankah kita menarik perhatian pihak berwenang sebagai perkebunan ilegal jamu terlarang atau pusat data?
Seberapa rapuh rantai pasokan kita?
Apakah mobil kita bergantung pada bahan langka? Apa yang tidak bisa kita beli dari Bahan Bangunan atau Alibaba? Atau di situs Silk Way? Apakah mudah bagi kita untuk mengganti pemasok, atau apakah proyek kita bergantung pada keadaan bisnis dan niat baik dari satu perusahaan di suatu tempat di Mongolia Luar? Apakah kita menyerap CO 2 dengan amida, zeolit, atau perancah logam-organik? Seberapa mahal bahan khusus ini? Apakah kerabat atau pasangan kita bekerja di laboratorium yang mampu memproduksinya? Bisakah mereka mengukur produksi secepat bisnis kita, dan berapa biaya marjinalnya? Berapa biaya perancah logam-organik?
Apakah ada sesuatu di daftar belanja kita yang lebih beracun daripada yang dapat diterima, atau yang membutuhkan penanganan ekstra hati-hati? Plutonium? Zat Terlarang? Dioxyfluoride? Solusi Piranha ? Apakah kami membutuhkan spesialis bersertifikat? Akankah kita menarik asuransi kesehatan mereka? Apakah kita akan tertarik dengan Drug Enforcement Administration atau Department of Homeland Security?
Apakah proses kami bergantung pada ketersediaan dan niat baik dari satu atau lebih PhD yang sangat terspesialisasi? Apakah kami memiliki rencana retensi bakat? Seberapa eksotis proses kita?
Apakah kita membutuhkan bahan magis?
Apakah sistem kami hanya bekerja dengan 99,999999% zat murni? Apa yang terjadi jika terjadi kontaminasi - tidak masalah, apakah efisiensinya akan turun, atau semuanya bisa tiba-tiba meledak? Akankah katalis kita merusak polutan udara umum - uap air, oksigen, bau pad thai?
Apakah katalis dikonsumsi dalam sistem? Apakah mereka bahan habis pakai rahasia? Apakah kami memiliki rencana untuk penyediaan, pemeliharaan, dan penggantian dari apa yang tidak kami rencanakan untuk rusak? Berapa banyak kobal yang kita butuhkan untuk setiap ton CO 2 ?
Apakah kita membutuhkan keajaiban penskalaan?
Semua orang tahu bahwa relatif murahnya mobil dimungkinkan karena industri besar dan mahal, berkat itu ratusan ribu salinan yang benar-benar identik dapat diproduksi setiap tahun.
Apakah SUA kita memiliki masalah yang sama sehingga kita tidak dapat menurunkan biaya modal ke tingkat yang dapat diterima sampai kita membangun pabrik otomatis seluas satu juta meter persegi? Mengapa tidak bisa dirakit seperti LEGO? Apakah kita sendiri yang membangun pabrik otomatis yang besar? Apakah pengetahuan ini bagus untuk tujuannya? Mungkin lebih baik kita menawarkan orang pabrik yang sepenuhnya otomatis seluas satu juta meter persegi sebagai layanan?
Apakah ada skala kritis yang tidak masuk akal bagi sistem kita? Dapatkah kita membenarkan skala ekonomi, atau apakah kita hanya berfantasi bahwa akan lebih mahal untuk membangun sistem kita daripada menghasilkan dalam 20 tahun, menerima $ 1000 per ton?
Apakah kita memiliki aliran pendapatan?
Atau apakah kita perlu mengandalkan tindakan terkoordinasi dari beberapa lusin pemerintah untuk menyetujui keringanan pajak atau pembayaran yang kuat yang menciptakan pasar dengan kedalaman tak terbatas dengan elastisitas nol untuk penjualan CO 2 ?
Kemana konsentrasi CO 2 kita akan pergi ? Apakah akan berubah menjadi bahan bakar? Plastik? Jelaga? Grafit? Semen? Apakah itu akan dilakukan di bawah tanah? Soda? Berapa kapasitas tahunan pasar-pasar ini? Berapa persen yang akan kita tangkap?
Jika kita hanya menjual CO 2 kita ke PepsiCo, itu akan kembali ke atmosfir dengan sangat cepat. Apakah kami memiliki rencana untuk menyimpan CO 2 dengan lebih aman ?
Siapa yang akan membeli CO 2 dari kami , dalam bentuk apa, berapa dan berapa harganya? Seperti apa bisnis kita jika pasar ini jenuh? Katakanlah jika kita menjual 1000 ton per tahun dengan harga $ 100 per ton, pendapatan bisnis kita adalah $ 100 ribu per tahun. Apakah ini cukup bagi tim untuk bekerja?
Di manakah nilai diciptakan dalam bisnis?
Jika kami membuat SUU, yang perlu diamortisasi dalam 20 tahun, kami menjual gawit yang sangat mahal kepada pecinta hutang, dan akan bagus dalam jumlah besar. Apa hal termahal di dalam mobil? Dimana kita menambah nilai?
Katakanlah kita membuat sistem kontrol pada sel zeolit yang berayun, seperti yang digunakan pada ISS. Sebagian besar nilainya terdiri dari zeolit baru. Untuk mengurangi biaya dan meningkatkan kendali mutu, kami memutuskan untuk mengintegrasikan produksi zeolit ke dalam proses, meningkatkan biaya sebesar 20%. Karena zeolit menyumbang sekitar 90% dari belanja modal mesin, lebih dari 95% nilai perusahaan sekarang terletak pada produksi zeolit. Apakah kita sekarang adalah pabrik zeolit yang menyamar?
Dan jika, dalam jangka panjang, penangkapan CO 2skala industri akan sangat bergantung pada produksi massal bahan eksotis, karena industri komputer bergantung pada fotolitografi pada kristal silikon murni yang gila-gilaan, apakah vertikalisasi industri masuk akal? Di mana kita mulai dalam rantai nilai ini dan di mana kita berakhir? Bahan Kimia sebagai Layanan?