Review and modelling of membrane contactors and novel absorber configurations for CO2 post-combustion capture with solvents

In the global pursuit of combatting human-induced climate change, Post-Combustion Carbon Capture (PCC) has emerged as a crucial technological solution. Its unique advantage lies in its adaptability, as it can be seamlessly retrofitted into existing power plants worldwide. Among the evolving technologies within PCC, membrane contactors have gained significant attention and are considered a promising approach. These membrane-based systems amalgamate the advantages of liquid absorption, characterized by high selectivity, with membrane separation's inherent modularity and compactness. The review begins elucidating the common aspects of membrane contactors, such as their operating principle and technological advantages, issues related to membrane wetting, and critical considerations in mass transfer and module design. It also delves into pioneering advancements, including the emergence of new membrane materials and innovative absorbents, revolutionizing the absorption processes in PCC. A noteworthy facet of this review is the rigorous comparison between membrane absorption and conventional absorption techniques. It offers insights into the performance differentials, shedding light on the unique strengths and limitations of each approach. Concluding this comprehensive overview, the paper discusses the current status and progress of membrane contactors in the context of PCC. Additionally, it provides a validation rate-based model for assessing the efficiency of CO2 absorption using a monoethanolamine (MEA) solution within a hollow fiber membrane contactor. The model's predictions for CO2 fluxes were cross validated against experimental data from literature sources, using polytetrafluoroethylene (PTFE).

Nella globale lotta contro il cambiamento climatico causato dall'azione dell'uomo, la Cattura del Carbonio in Post-Combustione (PCC) si è affermata come una soluzione tecnologica cruciale. Il suo vantaggio unico risiede nella sua adattabilità, poiché può essere facilmente adattata alle centrali elettriche esistenti in tutto il mondo. Tra le tecnologie in evoluzione all'interno del PCC, i contattori a membrana hanno attirato notevole attenzione e sono considerati un approccio promettente. Questi sistemi basati su membrane combinano i vantaggi dell'assorbimento liquido, caratterizzato da un'alta selettività, con la modularità e la compattezza intrinseche della separazione a membrana. La revisione inizia con l'illustrazione degli aspetti comuni dei contattori a membrana, come il loro principio di funzionamento e i vantaggi tecnologici, le questioni legate all'umidificazione delle membrane e le considerazioni cruciali nel trasferimento di massa e nella progettazione dei moduli. Approfondisce anche le innovazioni pionieristiche, tra cui l'emergere di nuovi materiali a membrana e assorbenti innovativi, che stanno rivoluzionando i processi di assorbimento nel PCC. Un aspetto degno di nota di questa revisione è la rigorosa comparazione tra l'assorbimento a membrana e le tecniche di assorbimento convenzionali. Offre approfondimenti sulle differenze di prestazioni, gettando luce sulle forze e le limitazioni uniche di ciascun approccio. Concludendo questa panoramica esaustiva, l'articolo discute lo stato attuale e i progressi dei contattori a membrana nel contesto del PCC. Inoltre, fornisce un modello basato su tassi di validazione per valutare l'efficienza dell'assorbimento di CO2 utilizzando una soluzione di monoetanolammina (MEA) all'interno di un contattore a membrana a fibre cavi. Le previsioni del modello per i flussi di CO2 sono state convalidate incrociandole con i dati sperimentali provenienti da fonti letterarie, utilizzando il politetrafluoroetilene (PTFE)