Dünya çapında çeşitli endüstrilerde karbondioksit emisyonlarının azaltılmasına verilen önem arttıkça, karbondioksitin tutularak atmosfere kaçmasının önlenmesine yönelik çalışmalar da ilgi odağı haline geldi. Bu teknikler karbon yakalama ve depolama (CCS) olarak bilinir. Örneğin, Edmonton, Alberta, Kanada yakınlarındaki Quest Karbon Yakalama ve Depolama (CCS) tesisi, 2015 yılı sonunda açıldığından bu yana 6,8 milyon tondan fazla karbondioksiti yakalayıp mühürledi ve 2 kilometre yer altında güvenli bir şekilde depoladı. Korozyona bağlı malzemeler ve uygun ekipman malzemesi seçimi, CCS altyapısının emniyetli, güvenilir ve ekonomik çalışmasının anahtarıdır. Birçok CCS prosesi sırasında oluşan düşük sıcaklıklı ortam ve serbest su, arıtma ekipmanının korozyonuna yol açabilecek asidik koşullar yaratabilir. Bu nedenle bu tür ekipmanların üretiminde korozyon direnci daha yüksek olan nikel içeren paslanmaz çelikler ve nikel alaşımları tercih edilmektedir.
Gazlardan yakalanan karbon genellikle yanma süreçlerinden gelir ve yüksek düzeyde nem içerir. Yakalama ve ayırma işlemleri ya nemli ve asidik koşullar altında gerçekleştirilir ya da karbondioksitin yakalanması için önceden kurutulması gerekir ya da yüksek sıcaklıklarda ve zorlu koşullar altında gerçekleştirilebilir. Ek olarak, karbondioksitin yakalanmasından yer altı depolamasına taşınması esas olarak boru hattı, nakliye, kamyonlar ve demiryolu yoluyla gerçekleştirilir ve karbondioksitin depolama alanına taşınmadan önce sıvılaştırılması gerekir. Karbonu yakalamadan yeraltı depolamaya taşımak için kullanılan ekipman genellikle nikel, paslanmaz çelik veya nikel alaşımları içeren düşük alaşımlı çelikten yapılır.
Yer altı depolarına enjekte edilen karbondioksit genellikle kurudur ve aşındırıcı değildir. Kuyu tasarımında, kuyunun ömrü boyunca ekşi bir ortamda korozyon riski dikkate alınmalıdır. ABD ve AB'den alınan kuyu tasarımı verileri, korozyon riskinin olduğu kritik kuyu altyapısının imalatında nikel içeren paslanmaz çeliklerin ve nikel alaşımlarının yaygın olarak kullanıldığını göstermektedir. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri, CO2 enjeksiyon kuyularının tasarımı ve inşası için, nikelin yer altı CO2 depolaması için bir ekipman malzemesi olarak önemini vurgulayan açık yönergeler geliştirmiştir.
Buna ek olarak, Uluslararası Malzeme Performansı ve Koruma Birliği (AMPP), CO2 taşınması ve enjeksiyonu için malzeme seçimi ve korozyon kontrolüne yönelik kılavuzlar geliştiriyor ve nikel içeren malzemeleri ekipman imalatında tercih edilen seçenek olarak tanımlıyor. Bu, nikelin bir süre net sıfır sera gazı emisyonunda önemli bir rol oynayacağını gösteriyor.
Nikel CCS sürecinde özellikle hangi adımlar hayati bir rol oynuyor? Kömürle çalışan enerji santrallerinin kükürt dioksit ve su ile kirlenmiş ve karbon çeliğini aşındırabilecek asidik kondensatlar üreten baca gazından karbondioksitin geri kazanılması; karbon dioksitin gaz akışlarından sıvı çözücüler (örneğin aminler) tarafından emilmesi; bu durum karbondioksit emicide, sıvı amin işleme sistemlerinde ve temiz karbon dioksitin salındığı buhar sıyırıcıların kaplarında asidik aşındırıcı koşullara yol açabilir; ve aynı zamanda emici ile etkileşim yoluyla gaz akışından karbon dioksiti uzaklaştıran sıcaklık değişkenli adsorpsiyon (TSA) gibi katı emiciler için geri kazanım sistemleri; bu işlem, sıcaklığın 40 derece ile 100 derece arasında değiştiği nemli koşulları içeren bir işlemdir; karbonik asit oluşabileceğinden risk altındaki en önemli adım kurutmadır. Tüm bu işlemler için östenitik nikel içeren paslanmaz çelik kullanılması tavsiye edilirken, ön yakalama üfleyiciler için nikel içeren dubleks paslanmaz çelik daha çok tavsiye edilir. Ayrıca, Allam-Fetvedt enerji üretim döngüsü gibi CO2'nin kullanılması ve yakalanmasına yönelik yenilikçi süreçler, CO2 türbinleri ve nikel içeren alaşımlardan yapılmış brülörler, ısı eşanjörleri ve iki bileşeni birbirine bağlayan yüksek sıcaklık boruları gerektirir.
