CCS/U

Skupina se dlouhodobě zabývá klíčovými úkoly v oblasti CCS/U technologií.

Sikarwar, V.S., Pohorely, M., Jeremias, M. Introduction to carbon capture methods and technologies. Chapter one in Advances and Technology Development in Greenhouse Gases: Emission, Capture and Conversion. Carbon Capture Technologies. Elsevier, 3–25, (2024). https://doi.org/10.1016/B978-0-443-19233-3.00007-9. (Book chapter).

Výzkum je zaměřen na níže uvedené výzkumné oblasti:

Separace CO₂ ze spalin

Těžiště naší činnosti spočívá v čištění spalin a jejich kondicionování tak, aby jejich vlastnosti umožňovaly CO₂ separovat. Druhým hlavním směrem našeho výzkumu je dočišťování získaného CO₂ na úroveň nezbytnou pro jeho další industriální využití.

Mezioborový tým řešící separaci CO₂ je založen mimo jiné na intenzivní spolupráci s Ústavem udržitelných paliv a zelené chemie (adsorpce, využití CO₂), Ústavem fyzikální chemie (membránová separace), Ústavem chemie pevných látek (adsorpce a alkalická vypírka) a Ústavem energetiky ČVUT Praha (separace, purifikace CO₂).

V případě mitigace CO₂ produkovaného spalovacími procesy se věnujeme všem třem základním směrům, tedy procesům známým jako pre-combustion, post-combustion i oxy-fuel combustion.

Řešené projekty:

1. Nízkoemisní technologie energetického využití biomasy a alternativních paliv (2020–2025) TAČR – TK03030167.
2. Národní centrum pro energetiku II – NCK2 (2023–2028). TAČR – TN02000025.

Moško, J., Pohořelý, M., Zach, B., Svoboda, K., Durda, T., Jeremiáš, M., Šyc, M., Václavková, Š., Skoblia, S., Beňo, Z., Brynda, J. Fluidized bed incineration of sewage sludge in O₂/N₂ and O₂/CO₂ Atmospheres. Energy & Fuels 32, 2355-2365, (2018). https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b02908.  (WoS, JIF 3.024 /2017/, Q2).

 Separace CO₂ ze syntézního plynu

Výzkum se zabývá zvýšením výroby vodíku pomocí in-situ sorpce CO₂ během reformingu, tzv. sorpčního reformingu (Sorption Enhanced Reforming SER). Tato technika zlepšuje výtěžky vodíku zachycením CO₂ během reakce, čímž se rovnováha reakcí s vodní párou (water-gas shift –WGS and reforming reactions) posouvá směrem ke zvýšené produkci vodíku. Bez začlenění sorpce CO₂ by byla výroba vodíku termodynamicky omezena rovnovážnými limity v konvenčních reformovacích procesech.

Druhým výzkumným úkolem je návrh čistící trati pro separaci/purifikaci vodíku. Studovanou navazující technologií je elektrochemická komprese.

Na výzkumných úkolech spolupracujeme s Ústavem fyziky plazmatu AV ČR, Ústavem termomechaniky AV ČR a VTT Technical Research Centre of Finland (FIN).

1. Sikarwar, V.S., Pfeifer, C., Ronsse, F., Pohořelý, M., Meers, E., Kaviti, A.K., Jeremiáš, M. Progress in in-situ CO₂-sorption for enhanced hydrogen production. Progress in Energy and Combustion Science 91, 101008, (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036012852200017X.  (WoS, JIF 35.339 /2021/, Q1/D1*).
2. Sikarwar, V.S., Peela, N.R., Vuppaladadiyam, A.K., Ferreira, N.L., Mašláni, A., Tomar, R., Pohořelý, M., Meers, E., Jeremiáš, M. Thermal plasma gasification of organic waste stream coupled with CO₂-sorption enhanced reforming employing different sorbents for enhanced hydrogen production. RSC Advances 12, 6122-6132, (2022). https://doi.org/10.1039/D1RA07719H. (WoS, JIF 4.036 /2021/, Q2).

Využití CO₂ jako zplyňovacího/ fluidizačního media

Výzkum je zaměřen na vyšetření pracovních podmínek vhodných pro náhradu vodní páry oxidem uhličitým a konverzi CO₂ na CO.

Zkoumanými systémy jsou fluidní generátory a generátory využívající hybridního plazmového hořáku nebo mikrovlnného hořáku.

Na výzkumných úkolech spolupracujeme s Ústavem chemických procesů AV ČR, Ústavem fyziky plazmatu AV ČR a VTT Technical Research Centre of Finland (FIN).

Fluidní zplyňování

1. Jeremiáš, M., Pohořelý, M., Svoboda, K., Skoblia, S., Beňo, Z., Šyc, M., CO₂ gasification of biomass: The effect of lime concentration in a fluidised bed. Applied Energy 217, 588-601, (2018). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.01.001.  (WoS, JIF 7.9 /2017/, Q1/D1*).
2. Jeremiáš, M., Pohořelý, M., Svoboda, K., Manovic, V., Anthony, E.J., Skoblia, S., Beňo, Z., Šyc, M. Gasification of biomass with CO₂ and H₂O mixtures in a catalytic fluidised bed. Fuel 210, 605-610, (2017). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.09.006. (WoS, JIF 4.601 /2016/, Q1/D1*).
3. Pohořelý, M., Jeremiáš, M., Svoboda, K., Kameníková, P., Skoblia, S., Beňo, Z. CO₂ as moderator for biomass gasification. Fuel 117, 198-205, (2014). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.09.068.  (WoS, JIF 3.404 /2013/, Q1/D1*).
4. Svoboda, K., Pohořelý, M., Jeremiáš, M., Kameníková, P., Hartman, M., Skoblja, S., Šyc, M. Fluidized bed gasification of coal-oil and coal-water-oil slurries by oxygen-steam and oxygen-CO₂ mixtures. Fuel Processing Technology 95, 16-26, (2012). https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.11.001.  (WoS, JIF 2.945 /2011/, Q1).

Zplyňování využívající termického plazmatu

1. Fathi, J., Mašláni, A., Hlína, M., Lukáč, F., Mušálek, R., Jankovský, O., Lojka, M., Jiříčková, A., Skoblia, S., Mates, T., Jaafar, N.N.B., Sharma, S., Pilnaj, D., Pohořelý, M., Jeremiáš, M. Multiple benefits of polypropylene plasma gasification to consolidate plastic treatment, CO₂ utilization, and renewable electricity storage. Fuel 368, 131692, (2024). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131692. (WoS, JIF 6.7 /2023/, Q1).
2. Sikarwar, V.S., Mašláni, A., Van Oost, G., Fathi, J., Hlína, M., Mates, T., Pohořelý, M., Jeremiáš, M. Integration of thermal plasma with CCUS to valorize sewage sludge, Energy 288, 129896, (2024). https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129896. (WoS, JIF 9.0 /2023/, Q1/D1*).
3. Sikarwar, V.S., Mašláni, A., Hlína, M., Fathi, J., Mates, T., Pohořelý, M., Meers, E., Šyc, M., Jeremiáš, M. Thermal plasma assisted pyrolysis and gasification of RDF by utilizing sequestered CO₂ as gasifying agent. Journal of CO₂ Utilization 66, 102275, (2022). https://doi.org/10.1016/j.jcou.2022.102275. (WoS, JIF 8.321 /2021/, Q1).