除了提供環境效益外,合作伙伴還認為,該項目開發的流程可以為歐洲工業帶來巨大的經濟優勢。許多塑料是由乙烯和丙烯制成的,它們屬于稱為烯烴的不飽和烴類。這些烯烴的原料是烷烴,例如輕汽油和石腦油,它們在反應器內發生的稱為蒸汽裂化的熱過程中分解。在此過程中,氫作為副產物釋放,必須費力地分離才能進一步使用。蒸汽裂化過程需要通過燃燒化石燃料產生的高達850攝氏度的溫度,使烯烴生產成為產生大量排放物的最耗能的工業過程之一。
AMAZING項目正在尋求通過開發一種基于膜的工藝來使烯烴的生產更具可持續性,該工藝將反應過程中的產物與裂化過程分離開來,并可供進一步使用。為了進一步減少該過程產生的排放量,AMAZING項目中使用的反應堆將由可再生能源提供的電力加熱。
根據目前正在運行的蒸汽裂化設施的數量,項目合作伙伴估計,僅在德國,他們的流程每年就可以節省約5.2太瓦小時(TWh)的能源和3,871千噸(kt)的二氧化碳。隨后,與燃料加熱系統相比,所開發的過程可以為電動系統節省大量成本。
項目合作伙伴將使用3D打印來創建陶瓷膜并將其集成到反應器中,從而能夠生產烯烴并同時分離純氫。3D打印膜具有催化功能,可降低烷烴的脫氫溫度,從而使氫與產物氣體分離。通過部署3D打印以創建膜,合作伙伴可以針對裂化工藝專門定制其表面,微觀結構和化學成分。可以調整和優化膜的各種特性,以提高過程中的效率,例如膜如何很好地傳輸分離出的氫,以及膜如何有效地支持將氫從烷烴中分離出來。
3D打印還使膜原型和組件易于測試,如果該技術證明適合大規模使用并且在經濟上可行,那么合作伙伴相信3D打印膜組件可以在未來以商業規模生產。除了提高能源效率之外,所提出的方法還產生可直接使用的氫,該氫以前僅在熱方面用作裂化過程的副產物。為了實現這一目標,合作伙伴將創建一種混合導電薄膜(MIEC),該薄膜可除去氫,從而可以將其用作能量載體或化學原料。
該項目提出的兩種工藝還顯示出了烯烴生產以外的應用前景,例如在其他工藝中使用可持續產生的氫氣以減少排放,從而支持歐洲在2050年實現氣候中和的目標。為了證明其3D打印膜和薄膜澆鑄膜的技術潛力,項目合作伙伴將在演示器中安裝其膜反應器,以評估其大規模使用的可行性。
近年來,盡管人們對3D打印對環境的影響有不同的結論,但公司越來越多地將3D打印作為一種比現有過程更有效的制造形式。關于可再生能源領域,工業制造公司以前曾使用3D打印來加速可運行可再生燃料的最先進的燃氣輪機技術,并且最近還開發了一種新穎的數字維修鏈來實現3D打印的新功能到常規制造的燃氣輪機葉片上。GE還在風能領域探索了渦輪葉片的設計和制造。
在核能領域,ORNL能源部開發的3D打印零件可以在今年春季在當前運行的核反應堆中進行測試。據報道,ORNL的燃料組件支架將是第一個安裝在核電站中的3D打印安全相關組件。
ORNL正在領導轉型挑戰反應堆(TCR)演示計劃,該計劃涉及使用3D打印開發核反應堆堆芯,以降低制造成本和交付周期,同時提高安全性。