Pemanasan global dan penukaran cuaca merupakan fenomena yang dahsyat yang sedang dihadapi oleh dunia kita pada era globalisasi ini. Dengan ini, majoriti menyalahkan karbon dioxsida yang menyebabkan pemanasan global. Karbon penangkapan dan penyimpanan telah dicadangkan sebagai satu alternatif yang menarik bagi mengurangkan pelepasan karbon dioxisida dengan drastiknya kerana kaedah ini mempunyai potensi untuk mengurangkan 90% daripada pelepasan karbon dioxsida di sebuah loji kuasa. Penjerapan telah menjadi kaedah dominan bagi menangkap karbon dioxsida dengan alkanoamine seperti monoethanolamine yang merupakan pelarut paling popular digunakan. Walau bagaimanapun, pelarut alkanoamine mempunyai kelemahan yang tertentu. Antara keburukannya adalah ia memerlukan tenaga regenerasi yang tinggi dan ini akan meningkatkan kos operasi dan kos elektrik di sebuah loji kuasa. Selain itu, pelarut berasaskan amine adalah sangat menghakis, menjalani kemesorostan dari masa ke masa melalui sebelah reaksi dengan karbon dioxsida dan tidak stabil semasa pemanasan yang seterusnya menghadkan suhu regenerasi serta kapasiti penangkapan dengan keseluruhannya. Baru-baru ini, logam oksida yang bersaiz nano seperti kalsium oksida muncul sebagai calon yang berpotensi, bertujuan untuk menyelesaikan kelemahan pelarut berasaskan amine. Kalsium oksida (CaO), biasanya ditambah dengan pepejal sokongan bertindak balas dengan karbon dioksida semasa pengkarbonan dan membentuk kalsium karbonat. Penjerap tersebut boleh diregenerasi dengan pengkalsinan di suhu yang lebih tinggi. Sebagai perbandingan, kalsium oxsida mempunyai penangkapan kapasiti teori dalam 0.786 kg CO2/kg CaO, antara yang paling tinggi dalam semua penjerap dan memenangi penjerap-penjerap seperti alkanoamine, karbon aktif, zeolites, ayak molekul dan rangka kerja organik logam. Tambahan pula, keadaan operasi untuk berbilang pengkarbonan dan pengkalsinan adalah sesuai dengan penangkapan suhu tinggi di loji kuasa dan seterusnya membentuk penggunaan tenaga yang berkesan. Objektif kerja kajian ini adalah untuk sintesis penjerap berasaskan kalsium and amat berkesan untuk penangkapan pembakaran-selepas karbon dioxsida. Sembilan jenis pelopor kalsium telah ditapis elalui kadeah pangkalsinan langsung untuk mencari pelopor yang terbaik untuk digunakan di kajian ini. Beberapa pelapor yang menghasilkan keputusan yang baik terus dikaji dengan menggunakan mereka sebagai pelapor dalam kaedah sol-gel. Seterusnya, penjerap yang telah disintesis akan didopkan dengan aluminium dalam kaedah yang sama untuk membendung fenomena yang melibatkan reput dalam kapasiti penjerap secara beransur-ansur. Penjerap yang mempunyai ratio kalsium dengan aluminium yang berbeza telah dikaji dalam unit penjerapan makmal skala yang juga dilengkapi dengan kromatografi gas talian. Penjerap yang mempunyai nisbah kalsium kepada aluminium dalam 80:20 adalah ditentukan sebagai yang paling optimum dan panjerap ini juga mencatatkan 0.47g CO2/g sorbent sebagai kapasiti penjerapan purata dalam lma kitaran.
_______________________________________________________________________________________________________
Global warming and climate change have become renowned as the deadliest environmental issues that the world has faced over the last decade. Much of the blame has been put on the shoulder of a simple compound- carbon dioxide. Carbon Capture and Storage (CCS) has been proposed as an interesting alternative to drastically curb carbon dioxide emission with CCS being able to reduce 90% of the carbon dioxide emission in a typical power plant. Absorption has long been the dominant method used to capture carbon dioxide with alkanoamine such as monoethanolamine being one of the most used solvent. However, there are certain drawbacks associated with amine-based solvents. One of its major disadvantages is that it carries a significant regeneration energy which increases the operating cost and the cost of electricity (COE) if employed at power plants. Apart from that, amine solvents are also highly corrosive, undergoes degradation over time through irreversible side reactions with carbon dioxide and are relatively unstable during heating which limits the regeneration temperature and in turn its overall capture capacity. Recently, nano-sized metal oxides such as calcium oxide emerged as a promising candidate, aiming to be the answer to disadvantages associated with amine-based solvent. Calcium oxides (CaO) usually coupled with solid supports, reacts with carbon dioxide during carbonation, forming calcium carbonates (CaCO3). The sorbents can then be regenerated during calcination at higher temperatures. Comparing apple to apple, calcium oxide has a theoretical capture capacity of 0.786 kg CO2/kg CaO, the highest reported among many sorbents and exceeding the likes of alkanoamines, activated carbons, zeolites, molecular sieves and metal-organic frameworks among many others. Additionally, the operating conditions of multiple carbonation and calcination cycles are tailored for high temperature post combustion capture at power plants, leading to efficient energy utilization. The objective of this research is to develop or synthesis a highly effective calcium-based sorbent for the post combustion capture of carbon dioxide. Nine different calcium precursors were first screened using the direct calcination method to determine the best precursor to be used in the study. Several precursors yielding good results from the direct calcination method were further studied by employing the sol-gel method. Additionally, the sorbent synthesized were also doped with aluminum via the same method in a bid to curb the gradual decay in capacity of the sorbent. The scope of the work is further extended by studying multiple sorbent with different calcium to aluminum ratio in a lab scale adsorption unit equipped with an online gas chromatography. Sorbent with calcium to aluminum ratio of 80:20 were determined to be the most optimum and have an average adsorption capacity of 0.47g CO2/g sorbent over 5 multiple cycles.
Development of calcium-based nanosorbent for post combustion capture of carbon dioxide / Lim Chun Yan