3.2 - IR Imaging of CO2: Basics, Experiments, and Potential Industrial Applications

Introduction T h e d e t e c t i o n o f g a s e s b y t h e r m a l i m a g i n g d u e t o a b s o r p t i o n , s c a t t e r i n g , o r e m i s s i o n o f I R r a d i a t i o n i s a r a t h e r n e w a p p l i c a t i o n i n t h e f i e l d o f i n f r a r e d t h e r m a l i m a g i n g ( s e e [ 1 ] a n d r e f s . t h e r e i n ) . S t r o n g a b s o r p t i o n / e m i s s i o n f e a t u r e s a l l o w d e t e c t i o n o f s o m e g a s e s a l r e a d y w i t h b r o a d b a n d I R c a m e r a s i n t h e M W a n d L W r a n g e . T h e i n d u s t r i a l i m p o r t a n c e o f s e v e r a l g a s e s l e d t o t h e d e v e l o p m e n t o f s e n s i t i v e c a m e r a s u s i n g n a r r o w b a n d c o l d f i l t e r s i n f r o n t o f t h e d e t e c t o r . S u c h c a m e r a s a r e c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e f o r d e t e c t i o n o f v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s , S F 6 , a n d C O . Q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s o f g a s c o n c e n t r a t i o n s o r g a s f l o w s i s c o m p l i c a t e d a l t h o u g h i n p r i n c i p l e a l s o p o s s i b l e . I n t h i s w o r k , w e f o c u s o n C O 2 w h i c h i s p r o b a b l y t h e m o s t i m p o r t a n t g a s o f t h e 2 1 s t c e n t u r y . T h e a b s o r p t i o n b a n d s f o r r o o m t e m p e r a t u r e C O 2 g a s l i e a r o u n d a w a v e l e n g t h o f 4 . 3 Z m ( F i g . 1 ) w i t h i n t h e s p e c t r a l r a n g e o f M W I R c a m e r a s . C a r b o n d i o x i d e ( C O 2 ) i s a n a t u r a l g a s w h i c h h a s f o u n d n u m e r o u s a p p l i c a t i o n s i n i n d u s t r y . B e s i d e s , i t i s a b y p r o d u c t o f t h e c o m b u s t i o n o f c a r b o n b a s e d e n e r g y s o u r c e s . A s a r e s u l t , i t g i v e s a t p r e s e n t t h e m o s t i m p o r t a n t c o n t r i b u t i o n t o t h e a n t h r o p o g e n i c g r e e n h o u s e e f f e c t [ 2 ] . I n o r d e r t o m i t i g a t e c l i m a t e c h a n g e d u e t o a n t h r o p o g e n i c e m i s s i o n o f g r e e n h o u s e g a s e s m a n y b i g c o r p o r a t i o n s i n t h e f i e l d o f t h e e n e r g y i n d u s t r i e s p l a n t o i n t r o d u c e s o c a l l e d c a r b o n c a p t u r e a n d s t o r a g e ( C C S ) t e c h n o l o g i e s . T h e c o n c e p t o f C C S i s b r i e f l y s u m m a r i z e d i n F i g . 2 ( f r o m [ 3 ] ) . C O 2 f r o m p r i m a r y s o u r c e s , e . g . l a r g e p o w e r p l a n t s i s c a p t u r e d a n d t r a n s p o r t e d t o s e v e r a l s t o r a g e s i t e s ( m o s t l y i n p i p e l i n e s ) . S t o r a g e c a n , e . g . , o c c u r i n d e e p g e o l o g i c a l f o r m a t i o n s , o i l w e l l s , t h e d e e p o c e a n o r i n t h e f o r m o f m i n e r a l c a r b o n a t e s . 3.2