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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

Modelling of Hybrid Carbon Capture via Membrane and Potassium Carbonate Process

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Elahmadi, Lina ULiège
Promoteur(s) : Léonard, Grégoire ULiège
Date de soutenance : 8-sep-2025/9-sep-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/24909
Détails
Titre : Modelling of Hybrid Carbon Capture via Membrane and Potassium Carbonate Process
Auteur : Elahmadi, Lina ULiège
Date de soutenance  : 8-sep-2025/9-sep-2025
Promoteur(s) : Léonard, Grégoire ULiège
Membre(s) du jury : Ayaou, Basil 
Dewallef, Pierre ULiège
Kim, So-Mang ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 81
Mots-clés : [en] Carbon capture
[en] Hybrid model
[en] Membrane
[en] Potassium carbonate process
[en] Techno-economic assessment
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie chimique
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master : ingénieur civil en chimie et science des matériaux, à finalité spécialisée en Chemical Engineering
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] This thesis presents a techno-economic assessment of three post-combustion CO₂ capture technologies applied to the flue gas of the Luminus-Seraing natural gas combined-cycle (NGCC) plant. The flue gas, characterized by a low CO₂ concentration (4.5%) and high flowrate (1069 kg/s), corresponding to a capture scale of 246 tCO₂/h, represents a particularly challenging case for post-combustion capture.

Three configurations were evaluated: a two-stage membrane system, a potassium carbonate absorption process, and a hybrid membrane–solvent integration. The membrane process achieved the lowest capital cost (280 M€) but only moderate CO₂ purity (≈70%), insufficient for transport or storage. The potassium carbonate process delivered high-purity CO₂ (>96%) but incurred high energy penalties (5.4 GJ_work/tCO₂, 3.2 GJ_heat/tCO₂) and capture costs (≈295 €/tCO₂). By contrast, the hybrid configuration enriched the absorber feed to 30% CO₂, reducing equipment size and energy demand, and lowering the capture cost to ≈152 €/tCO₂.

Although still above pilot-scale benchmarks (70–90 €/tCO₂), the study demonstrates that hybridization can substantially reduce the cost and energy intensity of capturing CO₂ from dilute NGCC flue gases. Future work should focus on global optimization, thermal integration, and embedding the models into the decision-support tool for large-scale deployment developed by PhD researcher So-Mang Kim.


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Access Modelling of Hybrid Carbon Capture via Membrane and Potassium Carbonate Process.pdf
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Taille: 6.71 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Elahmadi, Lina ULiège Université de Liège > Master ing. civ. chim. sc. mat. fin. spéc. chem. engi.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Ayaou, Basil Luminus
  • Dewallef, Pierre ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Systèmes de conversion d'énergie pour un dévelop.durable
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Kim, So-Mang ULiège Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > PEPs - Products, Environment, and Processes
    ORBi Voir ses publications sur ORBi








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