Hva er kjemisk løkkende forbrenning?

Forbrenning av kjemisk sløyfe er en teknikk som bruker metalloksider i stedet for luft i ferd med å brenne drivstoff. Disse systemene bruker typisk et fluidisert sjikt for å sirkulere metalloksider inn i et reaksjonskammer, hvor de gir oksygenet som er nødvendig for forbrenning. Metalloksydene sirkuleres deretter tilbake til et annet område der mer oksygen kan tilsettes. Siden det kun brukes rent oksygen i forbrenningsprosessen, produseres ikke nitrogenoksid. Røykgassene fra en kjemisk looping-forbrenningsprosess består vanligvis hovedsakelig av karbondioksid (CO2) og vanndamp, slik at denne metoden kan være nyttig for å sekvestere karbon på en økonomisk måte.

I en kjemisk looping-forbrenningsprosess er det typisk to forskjellige reaktorer som er koblet sammen på en eller annen måte. En av disse reaktorene inneholder drivstoff av en eller annen type som krever oksygen for å forbrenne. Metalloksider sirkuleres, typisk gjennom et fluidisert sjikt, inn i denne reaktoren. Metalloksydene blir deretter brukt til å oksidere drivstoffet. Når det er oksygen til stede i drivstoffet, kan det forbrennes.

Etter at metalloksydene er strippet for oksygen i den første reaktoren, sirkuleres de tilbake til en luftreaktor. Når det reduserte metallet passerer inn i dette kammeret, blir det utsatt for luft, på hvilket tidspunkt det kan ta inn flere oksygenatomer og bli oksidert igjen. Prosessen blir deretter sløyfet, idet det nylig oksiderte metallet sirkuleres tilbake i drivstoffreaktoren og brukes for å lette en annen forbrenningssyklus.

Når en hvilken som helst type drivstoff forbrennes i nærvær av luft, dannes det et antall biprodukter. Hvert av de forskjellige elementene som er tilstede i luften og drivstoffet kan samhandle på mange forskjellige måter, og skape et antall kjemiske kombinasjoner. Karbondioksid er en hovedkomponent i de fleste røykgasser, men på grunn av tilstedeværelsen av nitrogen i luften, resulterer de fleste forbrenningsprosesser også i produksjonen av nitrogenoksid. Forbrenning av oksygen-brensel refererer til en prosess der oksygen skilles på en eller annen måte fra luften, noe som forenkler de kjemiske reaksjonene som oppstår under forbrenningen. Forbrenning med kjemisk sløyfe er en type forbrenningsprosess med oxy-fuel.

Den viktigste fordelen med kjemisk looping-forbrenning er at innholdet i røykgassene kan forenkles. Det kan være vanskelig og kostbart å skille karbondioksyd fra nitrogenoksid, eller å sekvestere karbon direkte fra luften. Prosessen med å skille vanndamp fra karbondioksid er betydelig enklere, så røykgassene som er opprettet ved kjemisk sløyfeforbrenning inneholder karbondioksid som er rimeligere å oppfeste.