Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Интересно... Как сделать полезным загрязнение воздуха.

Как сделать полезным загрязнение воздуха.
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Как сделать полезным загрязнение воздуха.

 

 

Человечество все лучше осознает масштабы экологических проблем и прилагает все больше усилий, чтобы смягчить последствия — но сократить масштабы загрязнений углекислым газом воздуха, которым мы дышим, пока не удается. Однако есть шанс на прорыв в этом направлении: американские ученые представили проект технологии, которая позволяет углекислый газ от сжигания ископаемого топлива выводить из атмосферы и вновь использовать для изготовления топлива. О том, как работает такая система, рассказывает сайт журнала Science.

 

Автор разработки — Стюарт Лихт (Stuart Licht) из Университета Джорджа Вашингтона (США), статья о ней опубликована в журнале Advanced Science. Хотя подобные технологии уже предлагались и ранее, метод, предложенный Лихтом, наиболее эффективный из существующих. Энергия производится с использованием солнца и воды, то есть возобновляемых источников, а параллельно происходит очищение воздуха от CO2, который задействован в реакции. Собственно, вода и взаимодействует с углекислым газом, в результате чего появляются молекулы водорода (H2) и окиси углерода (CO).

 

Без жидкого топлива не обойтись

 

Сама идея такой переработки загрязнений, как альтернативы полному отказу от ископаемого топлива, кажется более реалистичной. Специалисты уверены, что отказаться от нефти и другого жидкого топлива не удастся еще очень долго. Несмотря на то, что технологии получения энергии из возобновляемых источников развиваются, и кое-где в мире такая энергия даже стала дешевле традиционной, у жидкого топлива есть неоспоримые преимущества.

 

Прежде всего, его удобно транспортировать, его использование не требует никаких коммуникаций. Бензиновый генератор можно привезти в любую необитаемую точку планеты и организовать на месте все основные блага цивилизации. Часто это проще, дешевле и удобнее, и так будет еще долгое время. То же самое касается, например, топлива для авиации. История самолета на солнечных батареях Solar Impulse показывает, что до реальной конкуренции с современными самолетами этой технологии еще очень далеко.

 

Таким образом, появляется актуальная задача преобразования энергии из возобновляемых источников в жидкое топливо (попутно избавляясь от углекислого газа в атмосфере). Это примерно то, что делают растения, преобразуют солнечный свет в нужные им питательные вещества. По словам специалиста, занимающегося этой проблемой, химика Джона Кейта (John Keith) из Университета Питтсбурга в Пенсильвании, на данном этапе развития науки эта задача пока равносильна задаче осуществить полет человека на Луну — реалистично, но работы предстоит очень много.

 

Как это работает.

 

Основная проблема технологии состоит в том, что молекула CO2 — достаточно стабильная. Химики могут заставить ее прореагировать с другими молекулами только при помощи высоких температур, электричества, или того и другого вместе, как это сделал Лихт и его коллеги.

 

Первый шаг обычно состоит в том, чтобы оторвать один из атомов кислорода от молекулы CO2 и создать молекулу CO — окись углерода. Ее в свою очередь можно объединить с водородом (H2), получив так называемый синтетический газ. А его уже можно превратить в метанол, который может быть использован как топливо напрямую или преобразован в другие соединения в зависимости от целей. Собственно, так и происходит на химических заводах, только синтетический газ там получают не из воздуха, а из дешевого и широко распространенного природного газа.

 

В установке, предложенной Лихтом и его коллегами, используются высокоэффективные солнечные панели, которые преобразуют 38% поступающего света в электрическую энергию. Далее электричество проводится к двум ячейкам, чтобы стать катализатором химической реакции: в одной происходит расщепление молекулы воды, во второй — молекулы углекислого газа. Кроме того, оставшаяся энергия солнца переводится в тепловую и подогревает ячейки на несколько сотен градусов, за счет чего электричества на расщепление молекул тратится примерно на четверть меньше. В итоге около 50% солнечной энергии может быть преобразовано в химическое топливо.

 

Перспективы технологии.

 

Технологии, подобные предложенной Лихтом, разрабатывают и другие ученые со всего мира. Так, например, в Исландии компания Carbon Recycling International еще в 2012 году открыла завод, на котором синтетический газ производится с помощью энергии из возобновляемых источников. Для производства электричества используются геотермальные источники, далее процесс аналогичный — из воды и углекислого газа производится конечный продукт. По понятным причинам, использовать исландскую технологию повсеместно по миру не удастся.

 

А золотым стандартом для осуществления реакции по превращению углекислого газа в окись углерода является использование, собственно, золота. Еще в 80-х годах прошлого века японские ученые установили, что реакция проходит лучше всего, — причем при достаточно низких температурах, — если электроды сделаны из золота. А в 2012 году Мэттью Кэнан (Matthew Kanan) из Стэнфордского университета (США) усовершенствовал этот метод. Он предложил использовать электроды из тонкого слоя золота, разделенные на кристаллиты наноразмеров. Так расход электричества был сокращен вполовину, а активность катализатора возросла почти в десять раз. Однако цена золота не позволяет воспроизводить технологию в промышленных масштабах.

 

Сейчас также идут испытания метода, в котором вместо золота используются наночастицы серебра и даже цинка, он предложен химиками из университета Делавера (США). Предположительно ученым удалось достигнуть почти той же эффективности, что при использовании золота, а стоимость использования такой технологии уже намного дешевле.

 

Еще один перспективный вариант сейчас тестируют ученые из Университета Беркли в Калифорнии (США): в августе 2015 года они рассказали об использовании высокопористого кристаллического материала из органических соединений в сочетании с кобальтом и атомами меди в основе. Технология позволяет расщеплять молекулу CO2 со скоростью до 240 тысяч штук в час, что намного выше, чем при других методах при комнатной температуре. Кроме того, появилась возможность перескакивать через этап создания синтетического газа и переходить сразу к созданию разнообразных соединений, служащих жидким топливом.

 

Наконец, продолжаются разработки технологий, позволяющих обходиться для производства топлива возобновляемой энергией. В идеале технология не должна использовать никаких других источников энергии в процессе переработки, и это уже не столь недостижимая цель, как казалось еще несколько лет назад.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить