Novel carbon capture and utilization (CCUS) method using electrolysis of concentrated seawater and accelerated mineral carbonation = Novel carbon capture and utilization (CCUS) method using electrolysis of concentrated seawater and accelerated mineral carbonation
저자
( Sangmin Lee ) ; ( Soobin Joo ) ; ( Jihyun Chae ) ; ( Heeseong Hwang )
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학술지명
권호사항
발행연도
2022
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
135-135(1쪽)
제공처
According to the IPCC (IPCC Special Report, 2018), atmospheric warming should be <2°C to avoid the most severe consequences associated with climate change. The obligation to reduce carbon by the 2050 Carbon Neutrality Declaration, added worldwide, is urgent. The Korean government is making efforts to achieve carbon neutrality by converting to eco-friendly energy and using various carbon capture methods. Among the current CO<sub>2</sub> sequestration methods, a mineral carbonation process requires less area than ocean storage or deep saline aquifer. However, mineral carbonation needs immense energy for mining and crushing ore to provide stable metal sources and alkaline solutions for fixing CO<sub>2</sub>. On the other hand, concentrated seawater has various cations like Mg<sup>2+</sup>, Ca<sup>2+</sup>, and Na<sup>+</sup>, and it is not necessary for the pretreatment of ore or industry waste like waste concrete, slag, and asbestos. In this study, the concentrated seawater is electrolyzed by membrane electrolysis at low voltage to generate a strong alkali solution and hydrogen gas. The mineral carbonation reactor was supplied by the alkali byproduct of the electrolyzed seawater and a high concentration of alkaline earth metals. To find out operation conditions for optimum mineral carbonation, the types of electrode materials, the strength of applied current density, and the flow rate of an electrolyte were investigated. The pH behavior and CO<sub>2</sub> concentration were continuously monitored by a CO<sub>2</sub> sensor and the amount of CO<sub>2</sub> reduction was calculated by integrating the time-CO<sub>2</sub> graph. In addition, precipitated metal carbonates which are formed by Mg<sup>2+</sup>, Ca<sup>2+</sup>, and Na<sup>+</sup> were analyzed by FE-SEM and EDAX for their crystal structure and morphology. An unexpected result is that precipitation occurred while electrolyzing the concentrated seawater without a CO<sub>2</sub> supply. This might be presumed to be Mg(OH)<sub>2</sub> according to FE-SEM and EDAX results. Thus, an additional step is necessary to solve the consumption of magnesium and alkalinity before mineral carbonation. This method can provide an economical carbon sequestration method that can overcome the drawbacks of classical mineral carbonation. This study proved the potential of CO<sub>2</sub> reduction and valuable precipitated metal carbonates like MgCO<sub>3</sub>, CaCO<sub>3</sub>, and NaHCO<sub>3</sub> by accelerated mineral carbonation.
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