ICHTJ: nowatorska hybrydowa technologia oczyszczania spalin z okrętowych silników diesla

Data dodania: poniedziałek, 5 sierpnia 2019, autor: nuclear.pl

Transport morski jest jednym z największych źródeł emisji zanieczyszczeń do atmosfery w skali globalnej. Emisja zanieczyszczeń z jednego statku pełnomorskiego jest porównywalna do emisji miliona samochodów osobowych. Dlatego też w ostatnich latach nastąpiło znaczne zaostrzenie norm emisji z silników okrętowych.

Na świecie prowadzone są badania nad wykorzystaniem różnych procesów do potrzeb redukcji emisji tlenków siarki i azotu ze spalin mających zastosowanie do źródeł mobilnych. Spośród już wdrożonych rozwiązań najczęściej stosowane jest pochłanianie tlenków siarki w wodzie morskiej (ang. sea water scrubbing) oraz metoda redukcji katalitycznej (SCR) do usuwania tlenków azotu. Są to dwa odrębne procesy, co przy ograniczeniu miejsca na statku stanowi istotny problem konstrukcyjny. Odpowiedzią na te wyzwania może być technologia hybrydowa pozwalająca na usuwanie obu zanieczyszczeń w jednym procesie.

Na początku lipca br. w stoczni w Rydze na Łotwie odbyła się pierwsza w świecie praktyczna demonstracja możliwości oczyszczania spalin z okrętowych silników diesla za pomocą nowatorskiej hybrydowej technologii łączącej w sobie napromieniowanie spalin wiązką elektronów z akceleratora z pochłanianiem zanieczyszczeń w roztworze wodnym. Badania prowadzone w ramach projektu H2020 ARIES (Accelerator Research and Innovation for European Science and Society) były realizowane we współpracy międzynarodowej pomiędzy instytucjami z trzech państw: Instytut Chemii i Techniki Jądrowej oraz firma Biopolinex z Polski, Fraunhofer Institute for Organic Electronics i Electron Beam and Plasma Technology FEP z Niemiec, Riga Technical University z Łotwy w powiązaniu z CERN koordynującym projekt europejski.

Wdrożone w praktyce rozwiązanie jest wynikiem prac prowadzonych w IChTJ w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - Tango 2 „Plazmowa technologia usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych” i jest chronione przez polskie oraz europejskie zgłoszenie patentowe. Źródłem spalin do demonstracji możliwości operacyjnych badanej instalacji był dwusuwowy silnik wysokoprężny zainstalowany na holowniku ORKANS zacumowanym przy nabrzeżu stoczni. Pozostała część instalacji pilotowej zlokalizowana była na nabrzeżu. Spaliny transportowane były rurociągiem do mobilnego akceleratora elektronów, gdzie zostały poddawane napromieniowaniu wiązką elektronów, co powoduje utlenienie zanieczyszczeń i ułatwia ich późniejszą absorpcję w roztworze wodnym. Proces ten stanowi drugi etap procesu i odbywał się w skruberze desygnowanym do tego procesu.

Dwa podstawowe elementy instalacji pilotowe zostały dostarczone z dwóch różnych państw. Mobilny akcelerator elektronów został dostarczony przez Fraunhofer Institute z Drezna, zaś skruber został zaprojektowany w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej, a wykonany przez lubelską firmę Biopolinex. Z kolei Politechnika Ryska odpowiedzialna była za zapewnienie źródła spalin oraz organizację badań na terenie stoczni. Dodatkowo IChTJ odpowiedzialny był za integrację całego układu oraz prowadzenie prac badawczych.

Pomimo trudnych warunków pracy i napiętych terminów projekt okazał się ogromnym sukcesem. Od razu po uruchomieniu instalacja pilotowa pracowała poprawnie pozwalając na uzyskanie wysokiego stopnia usunięcia zanieczyszczeń. Udowodniło to możliwość integracji akceleratora z absorberem w warunkach rzeczywistych. Uzyskane wyniki posłużą do przygotowania następnego etapu prac wdrożeniowych technologii hybrydowej - budowy instalacji pilotowej na pokładzie statku.

Jednym z niewymiernych, aczkolwiek ważnych aspektów pracy była doskonała współpraca zespołu IChTJ z partnerami niemieckimi i łotewskimi działającymi wspólnie z ICHTJ w ramach projektu Proof of Concept ustanowionego przez ARIES, co stanowi dobry prognostyk dalszej współpracy między naszymi instytucjami oraz świadczy o integracji europejskich jednostek naukowych działających w ramach wspólnych programów europejskich.