Nawr, dros 20 mlynedd i'r 21ain ganrif, mae pwysigrwydd mynd i'r afael â newid yn yr hinsawdd yn cyflymu. Fel y cynigiwyd gan Glymblaid Sero Net y Cenhedloedd Unedig: Mae Cytundeb Paris 2050 yn amlygu'r angen am ostyngiadau allyriadau sylweddol o fewn degawd i gadw cynhesu byd-eang o dan 1.5°C a gwarantu hinsawdd livable. Er mwyn cyflawni hyn, mae gweithgynhyrchwyr diwydiannol trwm yn prysur adeiladu busnesau ac yn buddsoddi'n helaeth, tra bod cwmnïau technoleg yn creu atebion newydd. Er gwaethaf y buddsoddiadau gan wneuthurwyr diwydiannol i ddatrys y broblem a chreu atebion newydd gan gwmnïau technoleg newydd, mae'r nod byd-eang yn parhau heb ei lenwi.
Wrth wraidd dal carbon mae rhai adweithiau cemegol cymharol syml. Rhaid i unrhyw system dal ac adfywio carbon weithredu gydag effeithlonrwydd eithafol i sicrhau nad yw'n gwaethygu problemau drwy ddefnyddio tanwyddau carbon uchel neu allyrru mwy o garbon i'r atmosffer. Hynny yw, mae'n rhaid i ni ddal cymaint o garbon â phosibl tra'n defnyddio llawer llai o garbon i gynhyrchu'r adwaith nag sy'n cael ei ddal. Yn ddelfrydol, y nod yw masnachu mewnbwn di-garbon ar gyfer adfer carbon diderfyn fel allbwn.
I ddatrys y broblem hon, mae angen seilwaith carbon-negatif. Y ffordd fwyaf effeithlon, effeithiol, a scalable i helpu i leihau allyriadau CO2 yw defnyddio dal aer uniongyrchol (DAC). Mae dal aer uniongyrchol yn dechnoleg sy'n gwahanu carbon deuocsid o'r aer i greu cynhyrchion sydd eu hangen yn economaidd - fel cynhyrchion amaethyddol, deunyddiau adeiladu, tanwyddau, plastigau, a chemegau. Mae DACs hefyd yn galluogi dilyniannu -- y gallu i storio CO2 at ddibenion adeiladol -- gan ei droi o fygythiad i gyfle.
Manteision gweithgynhyrchu ychwanegion
Mae tynnu carbon o'r atmosffer yn gofyn am system o hidlyddion, cyfnewidwyr gwres, cyddwysyddion, gwahanwyr nwy, a chywasgwyr. Mae llawer o'r rhannau cymhleth hyn yn gofyn am geometregau sy'n addas iawn ar gyfer gweithgynhyrchu ychwanegion, sy'n fwy effeithlon ac a allai fod yn fwy cost-effeithiol na dulliau gweithgynhyrchu traddodiadol, ac yn dod â pherfformiad sylweddol i ddyfeisiau DAC a buddion economaidd:
Optimeiddio dylunio ar gyfer effeithlonrwydd ynni. Pan fyddwn yn cymhwyso galluoedd optimeiddio dylunio gweithgynhyrchu ychwanegion i'r systemau dal a defnyddio carbon hyn, mae gennym y potensial i gynyddu perfformiad ac effeithlonrwydd yn ddramatig, gan agosáu at golli ynni.
Rhyddid dylunio. Dyluniadau gweithgynhyrchu gweithgynhyrchu prototeipio cyflym i fynegi'r strwythurau newydd sydd eu hangen i ddal a phrosesu carbon atmosfferig yn effeithlon a'i ddefnyddio i wneud rhywbeth defnyddiol.
perfformiad. Gall gynhyrchu cyfres o aloiau gyda gwrthiant tymheredd uchel, gwrthiant cyrydiad, a dargludedd thermol uchel.
Extensibility. Wedi'i ddarparu'n gyflym gyda gweithgynhyrchu scalable i gefnogi'r galw mawr am offer yn y maes.
Effeithlonrwydd y Gadwyn Gyflenwi. Mae integreiddio cydrannau a dyluniad cyffredinol yn galluogi symleiddio ansawdd a chadwyn gyflenwi. Ni allwn anwybyddu ôl troed carbon defnyddio cyflenwyr lluosog ledled y wlad i gynhyrchu un elfen.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion yn bodloni'r holl ofynion ar gyfer cynhyrchu adweithyddion o'r fath ac yn galluogi cymwysiadau sy'n mynd i'r afael ag anghenion amrywiol ar gyfer dal carbon.
Offer Tyrbinau Micro
Mae microturbinau yn dechnoleg sy'n dod i'r amlwg mewn gwahanol ddiwydiannau, gan gynnwys cynhyrchu pŵer. Maent yn cynnig y cyfle i ddarparu darpariaeth nwy a hylif effeithlon o bwysau uchel mewn ffactor ffurf fach gydag ôl troed ynni/carbon lleiaf posibl. Mae effeithlonrwydd dal carbon yn debyg iawn i effeithlonrwydd cynhyrchu trydan cyffredinol ac mae'n swyddogaeth o gynhyrchu a mewnbwn ynni.
Mae perfformiad uchel, cywasgu aer dibynadwy, a sefydlogrwydd pwysedd system yn hanfodol i weithrediad systemau dal carbon nawr ac, yn bwysicach fyth, yn y dyfodol. Wrth i systemau dal carbon diwydiannol symud tuag at unedau mwy masnachol a chynhyrchu a gweithredu wedi'u dosbarthu, mae'n fwy beirniadol fyth i ddefnyddio technoleg tyrbinau newydd, cryno i alluogi gweithrediadau effeithlonrwydd uchel, ar raddfa fach.
Mhidlo echanical
Rhan allweddol o ddal carbon yw "dal" y carbon yn gyntaf gyda hidlwyr mecanyddol strwythuredig, sydd fel arfer wedi'u gorchuddio ag aminau sy'n denu carbon. Mae aer yn cael ei dynnu i mewn i'r system drwy'r cam cyntaf, sef y cam "cyswllt aer uniongyrchol". Gall effeithlonrwydd hidlydd sy'n cysylltu'n uniongyrchol â'r aer gael ei fwyhau gan strwythur hidlo sy'n caniatáu uchafswm cyswllt rhwng yr aer sy'n dod i mewn ac arwyneb yr hidlydd. Mae gweithgynhyrchu ychwanegion yn caniatáu ar gyfer dyluniad swyddogaeth-gyntaf o'r hidlydd hwn a all ysgogi lefelau uchel o gynnwrf a chymysgu, yn ogystal ag arwynebedd uchel ar gyfer y cyswllt aer mwyaf.
Hbwyta cyfnewidiwr
Mae gwastraff gwres yn broblem gyffredin wrth ddal carbon. Rhaid gwagio carbon sy'n cael ei ddal yn y cam cyswllt aer uniongyrchol cyntaf o'r hidlydd mecanyddol i'r llwyfan ailddiffinio i lawr yr afon. Mewn llawer o ymgorfforiad o'r dechnoleg, mae hyn yn cael ei gyflawni trwy ryddhau'r carbon o'r hidlydd gyda stêm dan bwysau. Gellir defnyddio cyfnewidwyr gwres i dynnu gwres gweddilliol o'r broses cynhyrchu stêm ac yn fwy cyffredin i lawr yr afon er mwyn lleihau tymheredd y stêm sy'n llawn carbon gan adael y llwyfan hidlo. Yn ogystal, mae strategaethau cyfnewid gwres newydd ynghyd â distyllu i lawr yr afon a chamau ailddiffinio yn cadw'r broses ar dymheredd cyson i gynnal adweithiau cemegol a chynhyrchu cynhyrchion carbon allbwn.
Plât gwasgaredig
Defnyddir platiau gwasgaredig yn gyffredin wrth brosesu cemegol i gymryd cyfaint o nwy neu hylif a'i gymysgu. Mae trylediad hylif yn gweithio fel y cysyniad o wrthdaro ysgafn, sy'n cymryd ffynhonnell ysgafn ac yn trefnu'r egni fel bod y golau'n tryledu allan mewn llwybrau trawst cyfochrog. Mae plât gwasgaredig yn debyg iawn i ben chwistrellu trwyn gardd, bydd yn llifo'r hylif anhrefnus i lif unffurf strwythuredig. Mae platiau trylediad hylifol yn rhan bwysig o'r pentwr proses er mwyn sicrhau llif unffurf a thrin hylifau sy'n llawn carbon wrth iddynt lifo trwyddo.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion yn caniatáu i blatiau gwasgaredig cyfaint uchel ddarparu gwasgariad hylif effeithlonrwydd uchel, yn bennaf trwy gymhlethdod dylunio siapau plât gwasgaredig, ond hefyd siapiau nozzle gwasgaredig. Gall cysyniadau benthyg o ddyluniad nozzle tanwydd awyrofod a chymwysiadau chwistrellu offer cyfalaf lled-ddargludyddion, platiau gwasgaredig sy'n cael eu cynhyrchu'n ychwanegion gael eu ffugio 20 gwaith yn gyflymach na pheiriannu pur.
Oedfaon a llonyddwch
Gellir ystyried y cynnyrch carbon-gyfoethog sy'n dod allan o'r llwyfan hidlo yn "fudr" ac mae angen prosesu pellach cyn y gellir ei ddefnyddio. Gellir gwneud yr ailbrosesu carbon budr hwn y tu allan i system annibynnol, ond mae'n golygu bod mwy o garbon yn cael ei gynhyrchu yn ystod logisteg casglu a chludo cynhyrchion carbon budr i gyfleusterau ailbrosesu eilaidd. Mae gan y systemau dal carbon mwyaf gwerthfawr ac addawol rywfaint o ailbrosesu cynnyrch carbon budr integredig, fel bod allbwn y system dal carbon yn cynnwys cynhyrchion carbon y gellir eu glanhau a sgil-gynhyrchion dŵr diogel.
Yn draddodiadol, mae tyrau purfa, gan gynnwys llonydd a chyfnewidwyr gwres gydag oeri integredig, yn gymharol gymhleth i ymgynnull, gyda dwsinau o gregyn a chamau metel dalen (hyd at gannoedd o lathenni o benelinoedd), yn ogystal â dwsinau o fflangellu, Ffitiadau,manifolds, yn cael eu peiriannu neu eu bwrw. Mae angen dod o hyd i hyn i gyd a'u cydosod, gan gynyddu ymhellach yr allbwn carbon ar y cyd a llygredd o wneud y rhannau a'u cydosod.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion yn caniatáu ar gyfer ystod eang o integreiddio cydrannau a dylunio cyffredinol, sy'n caniatáu integreiddio a symleiddio'r gadwyn gyflenwi yn sylweddol. Mae hefyd yn galluogi dyluniadau swyddogaeth-gyntaf, effeithlon sy'n cyflymu'r cam gorffen ac yn darparu mwy o allbwn mewn ffactor ffurf llai.
Emanifalau (Hylif, Nwy, a Stêm)
Proses gemegol yw dal carbon sy'n cynnwys y cyfuniad o hylifau a nwyon sydd â chemeg, tymheredd, a gwasgedd. Mae ganmanifolds lawer o gymwysiadau mewn dal carbon, o ddarparu cemegau i siambrau prosesu, i ddosbarthu oerni'n effeithlon i gydrannau oeri gweithredol fel cyfnewidwyr gwres, a chymwysiadau dosbarthu nwy cyffredinol. Nid yr hyn sy'n gwneud cynhyrchu'r rhannau hyn yn heriol yw'r gofyniad am wrthsafiad cemegol neu ddeunyddiau gradd awyrofod arbennig, ond yr angen i gynnal cydraddoli pwysedd ar y llinellau canghennau niferus a hyd yn oed trosglwyddo hylifau drwy siambr y broses. Mae un-i-lawer effeithlon o ganghennau, a llif hylif unffurf, ynghyd â chyfyngiadau gofod a chynulliad, yn fater geometrig lle mae gan weithgynhyrchu ychwanegion fanteision unigryw, ac mae'r diwydiannau awyrofod, amddiffyn, a lled-ddargludyddion bellach yn mabwysiadu'r dechnoleg Mae'r mabwysiadu eang yn brawf.
Y posibilrwydd y gallwn anadlu'n haws yn y dyfodol
Mae dal aer uniongyrchol a mireinio yn dechnolegau allweddol ar gyfer gwella lefelau carbon atmosfferig, ac mae gweithgynhyrchu ychwanegion ar hyn o bryd yn gwneud y dechnoleg yn llawer mwy effeithlon. Yn hyn o beth, dywedodd Prif Arweinydd Atebion 3D Systems: "Mae Systemau 3D ac AirCapture wedi dod yn bell yn eu cydweithrediad drwy ddenu gweithgynhyrchu ychwanegion i lythrennau sy'n gyflym a chreu cydrannau cynhyrchuadwy. Roedd geometregau effeithlonrwydd uchel yn berthnasol i'r pentwr proses ac mae cyfnewid gwres yn cynyddu effeithlonrwydd dal wrth leihau ffactor ffurf ac ôl troed, gan wneud y dechnoleg yn hawdd i'w gosod ac ehangu yn y pen draw. Gyda mabwysiadu technegau gweithgynhyrchu uwch ac offer dylunio ymhellach, credwn ei bod yn haws deall y gallai'r hinsawdd fod yn gyfforddus ac yn livable ar gyfer cenedlaethau'r dyfodol o hyd."