Фабриките за цемент како онаа прикажана овде се главен извор на јаглерод диоксид што ја затоплува климата. Но, некои од овие загадувачи можат да се претворат во нов вид гориво. Оваа сол може безбедно да се складира со децении или подолго.
Ова е уште една приказна во серијалот што ги разгледува новите технологии и активности што можат да ги забават климатските промени, да ги намалат нивните влијанија или да им помогнат на заедниците да се справат со брзо менувачкиот свет.
Активностите што ослободуваат јаглерод диоксид (CO2), вообичаен стакленички гас, придонесуваат за затоплување на атмосферата на Земјата. Идејата за извлекување на CO2 од воздухот и негово складирање не е нова. Но, тоа е тешко да се направи, особено кога луѓето можат да си го дозволат. Нов систем го решава проблемот со загадувањето со CO2 на малку поинаков начин. Тој хемиски го претвора гасот што ја затоплува климата во гориво.
На 15 ноември, истражувачите од Технолошкиот институт во Масачусетс (МИТ) во Кембриџ ги објавија своите револуционерни резултати во списанието „Cell Reports Physical Science“.
Нивниот нов систем е поделен на два дела. Првиот дел вклучува претворање на јаглерод диоксид од воздухот во молекула наречена формат за производство на гориво. Како и јаглерод диоксидот, форматот содржи еден атом на јаглерод и два атоми на кислород, како и еден атом на водород. Форматот содржи и неколку други елементи. Во новата студија е користена форматна сол, која е добиена од натриум или калиум.
Повеќето горивни ќелии работат на водород, запалив гас чиј транспорт бара цевководи и резервоари под притисок. Сепак, горивните ќелии можат да работат и на формат. Форматот има енергетска содржина споредлива со водородот, според Ли Џу, научник за материјали кој го водеше развојот на новиот систем. Форматот има некои предности во однос на водородот, истакна Ли Џу. Тој е побезбеден и не бара складирање под висок притисок.
Истражувачите на МИТ создадоа горивна ќелија за да тестираат формат, кој го произведуваат од јаглерод диоксид. Прво, ја измешаа солта со вода. Смесата потоа се внесуваше во горивна ќелија. Внатре во горивната ќелија, форматот ослободуваше електрони во хемиска реакција. Овие електрони течеа од негативната електрода на горивната ќелија до позитивната електрода, комплетирајќи електрично коло. Овие течечки електрони - електрична струја - беа присутни 200 часа за време на експериментот.
Жен Жанг, научник за материјали што работи со Ли на МИТ, е оптимист дека неговиот тим ќе може да ја прошири новата технологија во рок од една деценија.
Истражувачкиот тим на МИТ користел хемиски метод за претворање на јаглерод диоксидот во клучна состојка за производство на гориво. Прво, го изложиле на високо алкален раствор. Тие избрале натриум хидроксид (NaOH), попознат како луга. Ова предизвикува хемиска реакција што произведува натриум бикарбонат (NaHCO3), попознат како сода бикарбона.
Потоа ја вклучија струјата. Електричната струја предизвика нова хемиска реакција која ги раздели сите атоми на кислород во молекулата на сода бикарбона, оставајќи го зад себе натриум формат (NaCHO2). Нивниот систем го претвори речиси целиот јаглерод во CO2 - повеќе од 96 проценти - во оваа сол.
Енергијата потребна за отстранување на кислородот е складирана во хемиските врски на форматот. Професорот Ли забележа дека форматот може да ја складира оваа енергија со децении без да ја изгуби потенцијалната енергија. Потоа генерира електрична енергија кога поминува низ горивна ќелија. Ако електричната енергија што се користи за производство на формат доаѓа од сончева, ветерна или хидроелектрична енергија, електричната енергија генерирана од горивната ќелија ќе биде чист извор на енергија.
За да ја прошириме новата технологија, рече Ли, „треба да пронајдеме богати геолошки ресурси на луга“. Тој проучувал еден вид карпа наречена алкален базалт (AL-kuh-lye buh-SALT). Кога се мешаат со вода, овие карпи се претвораат во луга.
Фарзан Каземифар е инженер на Државниот универзитет во Сан Хозе во Калифорнија. Неговото истражување се фокусира на складирање на јаглерод диоксид во подземни солени формации. Отстранувањето на јаглерод диоксидот од воздухот отсекогаш било тешко, а со тоа и скапо, вели тој. Затоа е профитабилно да се конвертира CO2 во употребливи производи како формат. Цената на производот може да ги компензира трошоците за производство.
Има многу истражувања за собирање јаглерод диоксид од воздухот. На пример, тим научници од Универзитетот Лихај неодамна опиша друг метод за филтрирање на јаглерод диоксид од воздухот и негово претворање во сода бикарбона. Други истражувачки групи складираат CO2 во специјални карпи, претворајќи го во цврст јаглерод кој потоа може да се преработи во етанол, алкохолно гориво. Повеќето од овие проекти се од мал обем и сè уште немаат значително влијание врз намалувањето на високите нивоа на јаглерод диоксид во воздухот.
Оваа слика прикажува куќа што работи на јаглерод диоксид. Уредот прикажан овде го претвора јаглерод диоксидот (молекулите во црвените и белите меурчиња) во сол наречена формат (сините, црвените, белите и црните меурчиња). Оваа сол потоа може да се користи во горивна ќелија за производство на електрична енергија.
Каземифар рече дека нашата најдобра опција е „прво да ги намалиме емисиите на стакленички гасови“. Еден начин да се направи тоа е да се заменат фосилните горива со обновливи извори на енергија како што се ветер или сончева енергија. Ова е дел од транзицијата што научниците ја нарекуваат „декарбонизација“. Но, тој додаде дека запирањето на климатските промени ќе бара повеќеслоен пристап. Оваа нова технологија е потребна за да се собере јаглеродот во областите што тешко се декарбонизираат, рече тој. Земете ги челичарниците и фабриките за цемент, за да наведеме два примери.
Тимот на МИТ, исто така, гледа придобивки од комбинирањето на нивната нова технологија со сончева и ветерна енергија. Традиционалните батерии се дизајнирани да складираат енергија со недели. Складирањето на летната сончева светлина во зима или подолго бара поинаков пристап. „Со форматно гориво“, рече Ли, повеќе не сте ограничени дури ни на сезонско складирање. „Може да биде генерациско“.
Можеби не свети како злато, но „можам да им оставам 200 тони… формат на моите синови и ќерки“, рече Ли, „како наследство“.
Алкален: Придавка што опишува хемиска супстанца што формира хидроксидни јони (OH-) во раствор. Овие раствори се нарекуваат и алкални (за разлика од кисели) и имаат pH поголема од 7.
Аквифер: Карпеста формација способна да содржи подземни резервоари со вода. Терминот се однесува и на подземни сливови.
Базалт: Црна вулканска карпа која е обично многу густа (освен ако вулканска ерупција не оставила големи џебови на гас во неа).
врска: (во хемијата) полутрајна врска помеѓу атомите (или групите атоми) во молекула. ​​Таа се формира со привлечни сили помеѓу атомите што учествуваат. Откако ќе се формираат врските, атомите функционираат како единица. За да се одделат составните атоми, на молекулите мора да се достави енергија во форма на топлина или друго зрачење.
Јаглерод: Хемиски елемент кој е физичка основа на целиот живот на Земјата. Јаглеродот постои слободно во форма на графит и дијамант. Тој е важна компонента на јагленот, варовникот и нафтата и е способен хемиски да се самоасоцира за да формира широк спектар на молекули со хемиска, биолошка и комерцијална вредност. (Во истражувањата за климата) Терминот јаглерод понекогаш се користи речиси наизменично со јаглерод диоксид за да се однесува на потенцијалното влијание што некоја акција, производ, политика или процес може да го има врз долгорочното затоплување на атмосферата.
Јаглерод диоксид: (или CO2) е безбоен, безмирисен гас што го произведуваат сите животни кога кислородот што го дишат реагира со храната богата со јаглерод што ја јадат. Јаглерод диоксидот се ослободува и кога се согорува органска материја, вклучувајќи фосилни горива како што се нафта или природен гас. Јаглерод диоксидот е стакленички гас што ја заробува топлината во атмосферата на Земјата. Растенијата го претвораат јаглерод диоксидот во кислород преку фотосинтеза и го користат овој процес за да создадат сопствена храна.
Цемент: Врзувачко средство кое се користи за поврзување на два материјали, предизвикувајќи нивно стврднување во цврста материја или густо лепило кое се користи за поврзување на два материјали. (Градежништво) Фино мелен материјал кој се користи за поврзување на песок или кршен камен за да се формира бетон. Цементот обично се прави како прав. Но, откако ќе се навлажни, се претвора во каллива кашеста маса која се стврднува кога се суши.
Хемиска супстанца: Супстанца составена од два или повеќе атоми споени (врзани) во фиксен сооднос и структура. На пример, водата е хемиска супстанца составена од два атоми на водород врзани за еден атом на кислород. Нејзината хемиска формула е H2O. „Хемиска супстанца“ може да се користи и како придавка за да се опишат својствата на супстанцата што се резултат на различни реакции помеѓу различни соединенија.
Хемиска врска: Сила на привлекување помеѓу атомите што е доволно силна за да предизвика врзаните елементи да функционираат како единица. Некои привлечности се слаби, други се силни. Сите врски изгледа дека ги поврзуваат атомите преку споделување (или обид за споделување) на електрони.
Хемиска реакција: Процес што вклучува преуредување на молекулите или структурите на супстанцијата, а не промена на физичката форма (на пр., од цврста во гасовита).
Хемија: гранка на науката што ги проучува составот, структурата, својствата и интеракциите на супстанциите. Научниците го користат ова знаење за да проучуваат непознати супстанции, да репродуцираат корисни супстанции во големи количини или да дизајнираат и создаваат нови корисни супстанции. (на хемиски соединенија) Хемијата се однесува и на формулата на соединението, методот со кој се подготвува или некои од неговите својства. Луѓето кои работат во оваа област се нарекуваат хемичари. (во општествените науки) способност на луѓето да соработуваат, да се сложуваат и да уживаат во меѓусебното друштво.
Климатски промени: Значајна, долгорочна промена во климата на Земјата. Ова може да се случи природно или како резултат на човекови активности, вклучувајќи согорување на фосилни горива и сечење шуми.
Декарбонизација: се однесува на намерно оддалечување од загадувачки технологии, активности и извори на енергија што испуштаат стакленички гасови базирани на јаглерод, како што се јаглерод диоксид и метан, во атмосферата. Целта е да се намали количината на јаглеродни гасови што придонесуваат за климатските промени.
Електрична енергија: Проток на електричен полнеж, обично како резултат на движењето на негативно наелектризирани честички наречени електрони.
Електрон: негативно наелектризирана честичка која обично орбитира околу надворешниот регион на атомот; исто така е носител на електрицитет во цврсти тела.
Инженер: Некој што користи наука и математика за решавање проблеми. Кога се користи како глагол, зборот инженер се однесува на дизајнирање уред, материјал или процес за решавање на проблем или незадоволена потреба.
Етанол: Алкохол, исто така наречен етил алкохол, кој е основа за алкохолни пијалоци како што се пиво, вино и жестоки пијалоци. Исто така се користи како растворувач и гориво (на пример, често се меша со бензин).
Филтер: (n.) Нешто што им овозможува на некои материјали да поминат, а на други да поминат, во зависност од нивната големина или други карактеристики. (v.) Процес на селекција на одредени супстанции врз основа на својства како што се големина, густина, полнеж итн. (во физиката) Екран, плоча или слој од супстанција што апсорбира светлина или друго зрачење или селективно спречува некои од нејзините компоненти да поминат.
Формат: Општ термин за соли или естри на мравја киселина, оксидирана форма на масна киселина. (Естерот е соединение на база на јаглерод формирано со замена на водородните атоми на одредени киселини со одредени видови органски групи. Многу масти и есенцијални масла се природно присутни естри на масни киселини.)
Фосилно гориво: Секое гориво, како што се јаглен, нафта (сурова нафта) или природен гас, кое се формирало во текот на милиони години во Земјата од распаѓачките остатоци од бактерии, растенија или животни.
Гориво: Секоја супстанца што ослободува енергија преку контролирана хемиска или нуклеарна реакција. Фосилните горива (јаглен, природен гас и нафта) се вообичаени горива што ослободуваат енергија преку хемиски реакции кога се загреваат (обично до точка на согорување).
Горивна ќелија: Уред што ја претвора хемиската енергија во електрична енергија. Најчестото гориво е водородот, чиј единствен нуспроизвод е водената пареа.
Геологија: Придавка што опишува сè што е поврзано со физичката структура на Земјата, нејзините материјали, историјата и процесите што се случуваат на неа. Луѓето кои работат во оваа област се нарекуваат геолози.
Глобално затоплување: Постепено зголемување на вкупната температура на атмосферата на Земјата поради ефектот на стаклена градина. Ефектот е предизвикан од зголемените нивоа на јаглерод диоксид, хлорофлуоројаглероди и други гасови во воздухот, од кои многу се емитираат од човековите активности.
Водород: Најлесниот елемент во универзумот. Како гас, тој е безбоен, без мирис и екстремно запалив. Тој е составен дел од многу горива, масти и хемикалии што го сочинуваат живото ткиво. Се состои од протон (јадрото) и електрон што орбитира околу него.
Иновација: (стр. да иновира; прид. да иновира) Прилагодување или подобрување на постоечка идеја, процес или производ за да се направи понова, попаметна, поефикасна или покорисна.
Луга: Општото име за раствор на натриум хидроксид (NaOH). Лугата често се меша со растителни масла или животински масти и други состојки за да се направи цврст сапун.
Научник за материјали: Истражувач кој ја проучува врската помеѓу атомската и молекуларната структура на материјалот и неговите целокупни својства. Научниците за материјали можат да развијат нови материјали или да анализираат постојни. Анализирањето на целокупните својства на материјалот, како што се густината, цврстината и точката на топење, може да им помогне на инженерите и другите истражувачи да ги изберат најдобрите материјали за нови апликации.
Молекула: Група од електрично неутрални атоми што претставува најмала можна количина на хемиско соединение. Молекулите можат да бидат составени од еден тип атом или различни типови атоми. На пример, кислородот во воздухот е составен од два атома на кислород (O2), а водата е составена од два атома на водород и еден атом на кислород (H2O).
Загадувач: Супстанца што контаминира нешто, како што се воздух, вода, луѓе или храна. Некои загадувачи се хемикалии, како што се пестицидите. Други загадувачи може да бидат зрачење, вклучувајќи прекумерна топлина или светлина. Дури и плевелите и другите инвазивни видови може да се сметаат за форма на биозагадување.
Моќен: Придавка што се однесува на нешто што е многу силно или моќно (како што е микроб, отров, лек или киселина).
Обновлив: Придавка што се однесува на ресурс што може да се заменува на неодредено време (како што се вода, зелени растенија, сончева светлина и ветер). Ова е во спротивност со необновливите ресурси, кои имаат ограничено снабдување и можат ефикасно да се исцрпат. Необновливите ресурси вклучуваат нафта (и други фосилни горива) или релативно ретки елементи и минерали.