Kun keskittyminen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen lisääntyy eri teollisuudenaloilla ympäri maailmaa, ponnistelut hiilidioksidin pääsyn estämiseksi ilmakehään sitomalla sitä ovat herättäneet suurta mielenkiintoa. Nämä tekniikat tunnetaan nimellä hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS). Esimerkiksi Questin hiilidioksidin talteenotto- ja varastointilaitos (CCS) lähellä Edmontonia Albertassa, Kanadassa on kerännyt ja sinetöinyt yli 6,8 miljoonaa tonnia hiilidioksidia sen jälkeen, kun se avattiin vuoden 2015 lopussa, ja varastoinut sen turvallisesti 2 kilometriä maan alle. Korroosion aiheuttamat materiaalit ja oikea laitemateriaalien valinta ovat avainasemassa CCS-infrastruktuurin turvallisen, luotettavan ja taloudellisen toiminnan kannalta. Matala lämpötila ja monien CCS-prosessien aikana syntyvä vapaa vesi voivat luoda happamia olosuhteita, jotka voivat johtaa käsittelylaitteiston korroosioon. Tästä syystä nikkeliä sisältävät ruostumattomat teräkset ja nikkeliseokset, joilla on korkeampi korroosionkestävyys, ovat edullisia tällaisten laitteiden valmistuksessa.
Kaasuista kerätty hiili tulee yleensä polttoprosesseista ja sisältää runsaasti kosteutta. Talteenotto- ja sitomisprosessit suoritetaan joko kosteissa ja happamissa olosuhteissa, tai ne vaativat etukäteen kuivaamisen hiilidioksidin talteenottamiseksi, tai ne voidaan suorittaa korkeissa lämpötiloissa ja ankarissa olosuhteissa. Lisäksi hiilidioksidin kuljetus talteenotosta maanalaiseen varastoon tapahtuu pääosin putkistossa, laivassa, kuorma-autoilla ja rautateitse, ja hiilidioksidi on nesteytettävä ennen sen kuljettamista varastointipaikalle. Hiilen siirtämiseen talteenotosta maanalaiseen varastoon käytetyt laitteet on yleensä valmistettu nikkeliä sisältävästä niukkaseosteisesta teräksestä, ruostumattomasta teräksestä tai nikkeliseoksia.
Maanalaiseen varastoon ruiskutettu hiilidioksidi on yleensä kuivaa eikä syövyttävää. Kaivon suunnittelussa tulee ottaa huomioon korroosioriski happamassa ympäristössä kaivon käyttöiän aikana. Kaivon suunnittelutiedot Yhdysvalloista ja EU:sta osoittavat, että nikkeliä sisältäviä ruostumattomia teräksiä ja nikkeliseoksia käytetään yleisesti kriittisten kaivoinfrastruktuurien valmistukseen, jossa on korroosioriski. Tällä hetkellä Yhdysvallat on kehittänyt selkeät ohjeet CO2-injektiokaivojen suunnittelulle ja rakentamiselle, jotka korostavat nikkelin merkitystä maanalaisen hiilidioksidin varastoinnin laitemateriaalina.
Lisäksi International Association for Materials Performance and Protection (AMPP) kehittää ohjeita materiaalien valintaan ja korroosiontorjuntaan hiilidioksidin kuljetuksessa ja ruiskutuksessa. Se määrittelee nikkelipitoiset materiaalit parhaana valinnaksi laitteiden valmistuksessa. Tämä viittaa siihen, että nikkelillä tulee olemaan tärkeä rooli kasvihuonekaasupäästöjen nollassa vielä jonkin aikaa.
Mitkä vaiheet erityisesti CCS-prosessissa nikkelillä on tärkeä rooli? Hiilidioksidin talteenotto hiilivoimaloiden savukaasuista, jotka ovat rikkidioksidin ja veden saastuttamia ja tuottaa happamia kondensaatteja, jotka voivat syövyttää hiiliterästä; hiilidioksidin imeytyminen kaasuvirroista nestemäisten liuottimien (esim. amiinien) toimesta, mikä voi johtaa happamiin syövyttäviin olosuhteisiin hiilidioksidin absorboijassa, nestemäisen amiinin käsittelyjärjestelmissä ja höyrynpoistolaitteiden astioissa, joissa puhdas hiilidioksidi vapautuu; ja kiinteiden absorbenttien talteenottojärjestelmät, kuten lämpötilamuuttuva adsorptio (TSA), jotka myös poistavat hiilidioksidia kaasuvirrasta vuorovaikutuksen kautta absorbentin kanssa, prosessi, joka sisältää kosteat olosuhteet ja lämpötilat vaihtelevat 40 ja 100 asteen välillä. hiilihappoa saattaa muodostua, joten tärkein riskivaihe on kuivaus. Kaikissa näissä prosesseissa suositellaan austeniittista nikkeliä sisältävää ruostumatonta terästä, kun taas nikkeliä sisältävää ruostumatonta duplex-terästä suositellaan enemmän esikaappauspuhaltimille. Lisäksi innovatiiviset prosessit hiilidioksidin hyödyntämiseksi ja talteenottamiseksi, kuten Allam-Fetvedtin sähköntuotantosykli, edellyttävät nikkelipitoisista seoksista valmistettuja CO2-turbiineja ja polttimia, lämmönvaihtimia ja nämä kaksi komponenttia yhdistäviä korkean lämpötilan putkia.
