Production of Mg(OH)2 from Mg-silicate rock for CO2 mineral sequestration

Sequestration of carbon dioxide in mineral rocks, also known as CO2 Capture and Mineralization (CCM), is considered to have a huge potential in stabilizing anthropogenic CO2 emissions. One of the CCM routes is the ex situ indirect gas/sold carbonation of reactive materials, such as Mg(OH)2, produced from abundantly available Mg-silicate rocks. The gas/solid carbonation method is intensively researched at Åbo Akademi University (ÅAU ), Finland because it is energetically attractive and utilizes the exothermic chemistry of Mg(OH)2 carbonation. In this thesis, a method for producing Mg(OH)2 from Mg-silicate rocks for CCM was investigated, and the process efficiency, energy and environmental impact assessed. The Mg(OH)2 process studied here was first proposed in 2008 in a Master’s Thesis by the author. At that time the process was applied to only one Mg-silicate rock (Finnish serpentinite from the Hitura nickel mine site of Finn Nickel) and the optimum process conversions, energy and environmental performance were not known. Producing Mg(OH)2 from Mg-silicate rocks involves a two-staged process of Mg extraction and Mg(OH)2 precipitation. The first stage extracts Mg and other cations by reacting pulverized serpentinite or olivine rocks with ammonium sulfate (AS) salt at 400 - 550 oC (preferably < 450 oC). In the second stage, ammonia solution reacts with the cations (extracted from the first stage after they are leached in water) to form mainly FeOOH, high purity Mg(OH)2 and aqueous (dissolved) AS. The Mg(OH)2 process described here is closed loop in nature; gaseous ammonia and water vapour are produced from the extraction stage, recovered and used as reagent for the precipitation stage. The AS reagent is thereafter recovered after the precipitation stage. The Mg extraction stage, being the conversion-determining and the most energy-intensive step of the entire CCM process chain, received a prominent attention in this study. The extraction behavior and reactivity of different rocks types (serpentinite and olivine rocks) from different locations worldwide (Australia, Finland, Lithuania, Norway and Portugal) was tested. Also, parametric evaluation was carried out to determine the optimal reaction temperature, time and chemical reagent (AS). Effects of reactor types and configuration, mixing and scale-up possibilities were also studied. The Mg(OH)2 produced can be used to convert CO2 to thermodynamically stable and environmentally benign magnesium carbonate. Therefore, the process energy and life cycle environmental performance of the ÅAU CCM technique that first produces Mg(OH)2 and the carbonates in a pressurized fluidized bed (FB) were assessed. The life cycle energy and environmental assessment approach applied in this thesis is motivated by the fact that the CCM technology should in itself offer a solution to what is both an energy and environmental problem. Results obtained in this study show that different Mg-silicate rocks react differently; olivine rocks being far less reactive than serpentinite rocks. In summary, the reactivity of Mg-silicate rocks is a function of both the chemical and physical properties of rocks. Reaction temperature and time remain important parameters to consider in process design and operation. Heat transfer properties of the reactor determine the temperature at which maximum Mg extraction is obtained. Also, an increase in reaction temperature leads to an increase in the extent of extraction, reaching a maximum yield at different temperatures depending on the reaction time. Process energy requirement for producing Mg(OH)2 from a hypothetical case of an iron-free serpentine rock is 3.62 GJ/t-CO2. This value can increase by 16 - 68% depending on the type of iron compound (FeO, Fe2O3 or Fe3O4) in the mineral. This suggests that the benefit from the potential use of FeOOH as an iron ore feedstock in iron and steelmaking should be determined by considering the energy, cost and emissions associated with the FeOOH by-product. AS recovery through crystallization is the second most energy intensive unit operation after the extraction reaction. However, the choice of mechanical vapor recompression (MVR) over the “simple evaporation” crystallization method has a potential energy savings of 15.2 GJ/t-CO2 (84 % savings). Integrating the Mg(OH)2 production method and the gas/solid carbonation process could provide up to an 25% energy offset to the CCM process energy requirements. Life cycle inventory assessment (LCIA) results show that for every ton of CO2 mineralized, the ÅAU CCM process avoids 430 - 480 kg CO2. The Mg(OH)2 process studied in this thesis has many promising features. Even at the current high energy and environmental burden, producing Mg(OH)2 from Mg-silicates can play a significant role in advancing CCM processes. However, dedicated future research and development (R&D) have potential to significantly improve the Mg(OH)2 process performance.

Hur bör ni köra?

kuv., 10 x 14 cm

Har Ni Edra bilringar i ordning?

kuv., 22 x 28 cm

Vi utföra arbetet - Ni njuter av bilfärden

kuv., 13 x 27 cm

Utan att Ni därom anhållit ber jag härmed få meddela att jag denna vår med den från Eder affär köpta "Cleveland" automobilen av sportmodell företagit min första längre färd

11 x 14 cm

Nova - prova en Essex eller Hudson innan Ni bestämmer Eder för bilköp!

kuv., 14 x 8 cm

Tänker Ni sälja Eder bil?

kuv., 22 x 35 cm

Är Ni ägare till en lastbil?

kuv., 14 x 23 cm

Vad Ni bör veta om den nya Ford

kuv., 15 x 21 cm

Tulkintoja profession vallasta – Diskurssianalyyttinen tutkimus Suomen Lääkärilehden pääkirjoituksista vuosilta 2009 ja 2010

Terveydenhuollon tila on herättänyt viime aikoina paljon keskustelua sekä Suomessa että muualla maailmassa. Väestön ikääntyminen ja lääketieteen kehitys ovat saaneet huomion kiinnittymään terveydenhuollon resursseihin ja toimivuuteen ja johtamisesta on muodostunut kriittinen tekijä. Yksi terveydenhuollon keskeisimmistä toimijoista on lääkäriprofessio, jolla on yhteiskunnassamme ainutlaatuisen vahva asema. Profession asema ja valta tulevat selkeästi esiin terveydenhuollon tilasta tai johtamisesta keskusteltaessa tai sitä tutkittaessa. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin lääkäriprofession valtaa siten, että kohteena oli kieli ja sitä kautta rakentuvat merkityssysteemit. Tutkimus pohjautui sosiaalisen konstruktionismin käsitykseen, jonka mukaan kielenkäyttö luo sosiaalista todellisuutta. Lääkäriprofession valtaa tutkittiin diskurssianalyysin keinoin. Tavoitteena oli selvittää, minkälaista kuvaa profession vallasta tuotetaan lääkärien ammattijulkaisun pääkirjoitusten diskursseissa. Tutkimusta taustoitettiin profession ja vallan käsitteiden avulla. Analyysin kohteena olivat Suomen Lääkärilehden pääkirjoitukset vuosilta 2009 ja 2010. Analyysissä kiinnitettiin huomiota tekstien lisäksi kielenkäyttäjiin sekä kielenkäyttötilanteisiin ja -ajankohtaan. Konteksteiksi määriteltiin terveydenhuollon tila tarkasteluajankohtana sekä itse professio taustakehyksenään Suomen Lääkäriliitto. Aineistosta muodostettiin neljä erilaista diskurssia: valtaa vahvistava, valtaa puolustava, valtaa ylläpitävä ja valtaa suojeleva diskurssi. Vahvistava diskurssi pyrki laajentamaan profession vallan vaikutusaluetta ja lujittamaan profession roolia terveyspoliittisena toimijana. Puolustava diskurssi keskittyi asiantuntijuuden ja asiantuntijan vallan tukemiseen. Ylläpitävä diskurssi korosti Suomen Lääkäriliiton roolia ja liiton asemaa lääkärikunnan edunvalvojana. Suojeleva diskurssi pyrki pitämään lääkärin ja potilaan välisen suhteen koskemattomana. Diskurssit rakentuivat muun muassa poliittisen päätöksenteon käytännöistä, terveyskeskusten tilasta, johtamisen ja priorisoinnin kysymyksistä sekä luottamuksesta. Profession valtaa olivat rakentamassa lehden pääkirjoittajat, Suomen Lääkäriliiton edustajat sekä joukko muita asiantuntijoita. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että lääkäriprofessiolla on vankka asema terveydenhuollon sektorilla. Diskurssien taustalla ei ollut havaittavissa profession aseman horjumista, vaikka ympäristö aiheuttaa jatkuvia muutoksia työhön, työympäristöön ja sidosryhmäsuhteisiin. Kaikki toimijat olivat syvästi huolissaan terveydenhuollon tilasta. Diskurssien tavoitteena oli toimivampi terveydenhuolto itse profession, potilaiden ja yhteiskunnan kannalta. Terveyspoliittisessa keskustelussa voidaan käytetyn retoriikan perusteella pohtia, jakaako lukijakunta kirjoittajien kriittisen kannan esitettyihin asioihin ja vahvistaako käytetty retoriikka profession asemaa.

Ääniä kuilun partaalta

Teema: Opetuksen maantiede - Nuorten maantiede.