Išmetate bananų žieves? Mokslininkai sugalvojo gudrų būdą, kaip iš jų pagaminti vandenilį (1)
Augant pasaulio energijos poreikiams, didėja ir iškastinio kuro naudojimas, o į atmosferą išmetamas didžiulis kiekis šiltnamio efektą sukeliančių dujų, darančių rimtą neigiamą poveikį aplinkai. Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai ieško alternatyvių, atsinaujinančiųjų energijos išteklių.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Vienas pagrindinių kandidatų – vandenilis, gaunamas iš augalų ir gyvūnų organinių atliekų, arba biomasės, skelbia scitechdaily.com. Biomasė taip pat sugeria, pašalina ir kaupia atmosferoje esantį anglies dioksidą. Biomasės irimas gali padėti pasiekti neigiamą išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį arba jas pašalinti. Bet nors biomasė yra tvarus sprendimas, vis dar reikia išsiaiškinti efektyviausią būdą biomasei paversti energija.
Biomasės dujofikacija
Šiandien egzistuoja du pagrindiniai biomasės pavertimo energija metodai: dujofikacija ir pirolizė. Atliekant dujofikaciją, kieta arba skysta biomasė įkaitinama maždaug iki 1 000 laispnių Celsijaus ir virsta dujomis bei kietaisiais junginiais. Tokios dujos vadinamos sintezės dujomis, o kietieji junginiai – bioanglimi.
Sintezės dujos yra vandenilio, metano, anglies monoksido ir kitų angliavandenilių mišinys. Būtent angliavandeniliai naudojami kaip „biokuras“ energijai gaminti. Kita vertus, bioanglis dažnai laikoma tiesiog kietosiomis anglies atliekomis, nors gali būti naudojama kaip trąšos.
Biomasės pirolizė
Kitas metodas, biomasės pirolizė, yra panašus į dujofikaciją, tik jo metu biomasė kaitinama žemesnėje temperatūroje (400–800 laipsnių Celsijaus) inertinių dujų aplinkoje, esant iki penkių barų slėgiui. Pirolizė būna trijų rūšių: įprasta, sparti ir labai sparti. Ilgiausiai trunka pirmieji du variantai. Be to, jų metu susidaro daugiausia anglies.
Labai sparti pirolizė atliekama 600 laispnių Celsijaus temperatūroje. Jos metu susidaro didžiausias sintezės dujų kiekis, o pats procesas atima mažiausiai laiko. Deja, labai sparčiai pirolizei reikia specializuotų reaktorių, pritaikytų aukštai temperatūrai ir slėgiui.
Vandenilis iš bananų žievių
Dabar mokslininkai, kuriems vadovauja Lozanos federalinio politechnikos instituto Tiksliųjų mokslų fakulteto profesorius Hubertas Giraultas, sukūrė naują biomasės fotopirolizės metodą, kurio metu gaunama ne tik vertingųjų sintezės dujų, bet ir bioanglies, kurią galima panaudoti kitose srityse. Mokslininkų darbas buvo išspausdintas žurnale „Chemical Science“.
Taikant šį metodą, pirolizė atliekama pasitelkiant ksenono lempą, dažnai naudojamą laidžiajam rašalui džiovinti spausdinant plokštes ir grandynus. Pastaruosius kelerius metus H. Giraulto komanda šį metodą naudojo ir kitiems tikslams, tokiems kaip nanodalelių sintezė.
Ksenono lempos šviesa atstoja didelio galingumo energijos šaltinį, o trumpi blyksniai skatina fototermines chemines reakcijas. Sukuriamas galingas blyksnis, kurį biomasė sugeria ir kuris iš karto sukelia fototerminę reakciją, biomasę paverčiančią sintezės dujomis ir bioanglimi.
Naujasis metodas buvo išbandytas su įvairių rūšių biomase: bananų žievėmis, kukurūzų burbuolėmis, apelsinų žievele, kavos pupelėmis ir kokosų kevalais. Visos šios medžiagos pirmiausia buvo 24 val. džiovinamos 105 laispnių Celsijaus temperatūroje, paskui sumaltos ir išsijotos, kad liktų smulkūs milteliai.
Paskui milteliai buvo sudėti į nerūdijančiojo plieno reaktorių, turintį įprasto stiklo langelį ir pripildytą inertinių dujų esant aplinkos slėgiui. Ksenono lempa sublyksi, ir visas procesas tetrunka keletą milisekundžių.
„Iš vieno kilogramo džiovintų bananų žievių biomasės galima gauti maždaug 100 litrų vandenilio ir 330 g bioanglies, taigi, išeiga atitinka iki 33 proc. pradinės žaliavos masės“, – pažymėjo tyrime dalyvavusi Bhawna Nagar. Beje, iš vieno kilogramo biomasės gaunamas energijos kiekis siekia 4,09 MJ.
Šis metodas išsiskiria tuo, kad abu galutiniai produktai (vandenilis ir bioanglis) yra naudingi. Vandenilį galima panaudoti kaip ekologišką kurą, o bioanglį – kaip trąšas arba elektrodams gaminti.
„Mūsų darbo aktualumą padidina tas faktas, kad mes netiesiogiai surenkame atmosferoje esantį anglies dioksidą, – pridūrė B. Nagar. – Ir akimirksniu jį paverčiame naudingais galutiniais produktais naudodami ksenono lempą.“