Ցեմենտի գործարանները, ինչպիսին է այստեղ պատկերվածը, կլիմայի տաքացմանը նպաստող ածխաթթու գազի հիմնական աղբյուր են։ Սակայն այս աղտոտիչներից մի քանիսը կարող են վերածվել նոր տեսակի վառելիքի։ Այս աղը կարող է անվտանգ կերպով պահպանվել տասնամյակներ կամ ավելի երկար։
Սա ևս մեկ պատմություն է այն շարքից, որը դիտարկում է նոր տեխնոլոգիաներն ու գործողությունները, որոնք կարող են դանդաղեցնել կլիմայի փոփոխությունը, նվազեցնել դրա ազդեցությունը կամ օգնել համայնքներին հաղթահարել արագ փոփոխվող աշխարհը։
Ածխաթթու գազ (CO2) արտանետող գործողությունները, որոնք տարածված ջերմոցային գազ են, նպաստում են Երկրի մթնոլորտի տաքացմանը: Օդից CO2 արդյունահանելու և այն պահեստավորելու գաղափարը նոր չէ: Սակայն դա դժվար է անել, հատկապես, երբ մարդիկ կարող են դա իրենց թույլ տալ: Նոր համակարգը CO2 աղտոտման խնդիրը լուծում է մի փոքր այլ կերպ: Այն քիմիապես կլիմայի տաքացման գազը վերածում է վառելիքի:
Նոյեմբերի 15-ին Քեմբրիջի Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) հետազոտողները հրապարակեցին իրենց առաջընթաց արդյունքները Cell Reports Physical Science ամսագրում։
Նրանց նոր համակարգը բաժանված է երկու մասի։ Առաջին մասը ներառում է օդից ածխաթթու գազի փոխակերպումը ֆորմատ կոչվող մոլեկուլի՝ վառելիք ստանալու համար։ Ածխաթթու գազի նման, ֆորմատը պարունակում է մեկ ածխածնի ատոմ և երկու թթվածնի ատոմ, ինչպես նաև մեկ ջրածնի ատոմ։ Ֆորմատը պարունակում է նաև մի քանի այլ տարրեր։ Նոր ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել է ֆորմատի աղ, որը ստացվում է նատրիումից կամ կալիումից։
Վառելիքային բջիջների մեծ մասն աշխատում է ջրածնի վրա, որը դյուրավառ գազ է, որի տեղափոխման համար անհրաժեշտ են խողովակաշարեր և ճնշման տակ գտնվող բաքեր: Այնուամենայնիվ, վառելիքային բջիջները կարող են աշխատել նաև ֆորմատով: Ֆորմատն ունի ջրածնի համեմատելի էներգետիկ պարունակություն, ըստ նոր համակարգի մշակումը ղեկավարած նյութագետ Լի Ջուի: Ֆորմատն ունի որոշ առավելություններ ջրածնի նկատմամբ, նշել է Լի Ջուն: Այն ավելի անվտանգ է և չի պահանջում բարձր ճնշման պահեստավորում:
Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (ՄՏԻ) հետազոտողները ստեղծել են վառելիքային մարտկոց՝ ածխաթթու գազից ստացված ֆորմատը փորձարկելու համար։ Սկզբում նրանք աղը խառնել են ջրի հետ։ Այնուհետև խառնուրդը մտցվել է վառելիքային մարտկոց։ Վառելիքային մարտկոցի ներսում ֆորմատը քիմիական ռեակցիայի միջոցով արձակել է էլեկտրոններ։ Այս էլեկտրոնները վառելիքային մարտկոցի բացասական էլեկտրոդից հոսել են դեպի դրական էլեկտրոդ՝ ավարտելով էլեկտրական շղթան։ Այս հոսող էլեկտրոնները՝ էլեկտրական հոսանքը, առկա են եղել 200 ժամ փորձի ընթացքում։
Չժեն Չժանը, Լիի հետ MIT-ում աշխատող նյութագետ, լավատես է, որ իր թիմը կկարողանա մասշտաբավորել նոր տեխնոլոգիան մեկ տասնամյակի ընթացքում:
MIT-ի հետազոտական ​​​​խումբը քիմիական մեթոդ է օգտագործել ածխաթթու գազը վառելիքի արտադրության հիմնական բաղադրիչի վերածելու համար: Սկզբում նրանք այն ենթարկել են բարձր ալկալային լուծույթի: Նրանք ընտրել են նատրիումի հիդրօքսիդ (NaOH), որը հայտնի է որպես մոխրաջուր: Սա առաջացնում է քիմիական ռեակցիա, որն առաջացնում է նատրիումի բիկարբոնատ (NaHCO3), որն ավելի հայտնի է որպես սոդա:
Այնուհետև նրանք միացրին հոսանքը։ Էլեկտրական հոսանքը առաջացրեց նոր քիմիական ռեակցիա, որը բաժանեց սոդայի մոլեկուլի բոլոր թթվածնային ատոմները՝ թողնելով նատրիումի ֆորմատը (NaCHO2): Նրանց համակարգը CO2-ի գրեթե ամբողջ ածխածինը՝ ավելի քան 96 տոկոսը, վերածեց այս աղի։
Թթվածինը հեռացնելու համար անհրաժեշտ էներգիան պահվում է ֆորմատի քիմիական կապերում: Պրոֆեսոր Լին նշել է, որ ֆորմատը կարող է այս էներգիան պահել տասնամյակներ շարունակ՝ առանց պոտենցիալ էներգիան կորցնելու: Այնուհետև այն էլեկտրաէներգիա է առաջացնում, երբ անցնում է վառելիքային բջիջի միջով: Եթե ֆորմատ արտադրելու համար օգտագործվող էլեկտրաէներգիան ստացվում է արևային, քամու կամ հիդրոէլեկտրակայանից, ապա վառելիքային բջիջի կողմից արտադրված էլեկտրաէներգիան կլինի մաքուր էներգիայի աղբյուր:
Նոր տեխնոլոգիան ընդլայնելու համար, Լին ասաց. «մենք պետք է գտնենք ալկալային բազալտ կոչվող ապարների հարուստ երկրաբանական պաշարներ»։ Նա ուսումնասիրել է ալկալային բազալտ կոչվող ապարների մի տեսակ (AL-kuh-lye buh-SALT): Ջրի հետ խառնելիս այս ապարները վերածվում են ալկալիի։
Ֆարզան Քազեմիֆարը Կալիֆոռնիայի Սան Խոսեի պետական ​​համալսարանի ինժեներ է: Նրա հետազոտությունները կենտրոնացած են ածխաթթու գազի պահեստավորման վրա ստորգետնյա աղային կազմավորումներում: Նա ասում է, որ ածխաթթու գազի հեռացումը օդից միշտ էլ դժվար է եղել և, հետևաբար, թանկ: Հետևաբար, շահավետ է CO2-ը վերածել օգտագործելի արտադրանքի, ինչպիսին է ֆորմատը: Արտադրանքի արժեքը կարող է փոխհատուցել արտադրության արժեքը:
Շատ հետազոտություններ են իրականացվել օդից ածխաթթու գազ կլանելու վերաբերյալ: Օրինակ՝ Լիհայ համալսարանի գիտնականների մի խումբ վերջերս նկարագրել է օդից ածխաթթու գազը զտելու և այն սոդայի վերածելու մեկ այլ մեթոդ: Այլ հետազոտական ​​խմբեր CO2-ը պահում են հատուկ ապարների մեջ՝ այն վերածելով պինդ ածխածնի, որը հետո կարող է վերամշակվել էթանոլի՝ ալկոհոլային վառելիքի: Այս նախագծերի մեծ մասը փոքրածավալ են և դեռևս էական ազդեցություն չեն ունեցել օդում ածխաթթու գազի բարձր մակարդակի նվազեցման վրա:
Այս պատկերը ցույց է տալիս մի տուն, որը աշխատում է ածխաթթու գազով: Այստեղ պատկերված սարքը ածխաթթու գազը (կարմիր և սպիտակ փուչիկների մեջ եղած մոլեկուլները) վերածում է ֆորմատ կոչվող աղի (կապույտ, կարմիր, սպիտակ և սև փուչիկներ): Այս աղը կարող է օգտագործվել վառելիքային մարտկոցում՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:
Քազեմիֆարն ասաց, որ մեր լավագույն տարբերակը «նախ ջերմոցային գազերի արտանետումները կրճատելն է»։ Դա անելու միջոցներից մեկը բրածո վառելիքը վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներով, ինչպիսիք են քամին կամ արևը, փոխարինելն է։ Սա անցումային շրջանի մի մասն է, որը գիտնականները անվանում են «ապածխածնացում»։ Սակայն նա հավելեց, որ կլիմայի փոփոխության կանխարգելումը կպահանջի բազմակողմանի մոտեցում։ Նա ասաց, որ այս նոր տեխնոլոգիան անհրաժեշտ է ածխածինը կլանելու համար այն տարածքներում, որոնք դժվար է ապաածխածնացնել։ Վերցնենք պողպատաձուլարաններն ու ցեմենտի գործարանները՝ որպես երկու օրինակ։
MIT թիմը նաև առավելություններ է տեսնում իրենց նոր տեխնոլոգիան արևային և քամու էներգիայի հետ համատեղելու մեջ: Ավանդական մարտկոցները նախատեսված են շաբաթներ շարունակ էներգիա կուտակելու համար: Ամառային արևի լույսը ձմռանը կամ ավելի երկար կուտակելը պահանջում է այլ մոտեցում: «Ֆորմատային վառելիքի դեպքում,- ասաց Լին,- դուք այլևս սահմանափակված չեք նույնիսկ սեզոնային կուտակմամբ: - Դա կարող է լինել սերնդեսերունդ»:
Այն գուցե ոսկու պես չփայլի, բայց «ես կարող եմ 200 տոննա… ֆորմատ թողնել իմ որդիներին և դուստրերին որպես ժառանգություն», - ասաց Լին։
Ալկալային. Ածական, որը նկարագրում է քիմիական նյութ, որը լուծույթում առաջացնում է հիդրօքսիդ իոններ (OH-): Այս լուծույթները կոչվում են նաև ալկալային (ի տարբերություն թթվայինի) և ունեն 7-ից մեծ pH:
Ջրատար շերտ. ժայռային կազմավորում, որը կարող է պարունակել ջրի ստորգետնյա պաշարներ: Այս տերմինը վերաբերում է նաև ստորգետնյա ավազաններին:
Բազալտ. Սև հրաբխային ապար, որը սովորաբար շատ խիտ է (եթե հրաբխային ժայթքումը չի թողել գազի մեծ կուտակումներ):
կապ. (քիմիայում) մոլեկուլում ատոմների (կամ ատոմների խմբերի) միջև կիսամշտական ​​կապ։ Այն ձևավորվում է մասնակից ատոմների միջև ձգողական ուժերի միջոցով։ Կապերի ձևավորումից հետո ատոմները գործում են որպես մեկ ամբողջություն։ Բաղադրիչ ատոմները բաժանելու համար մոլեկուլներին պետք է մատակարարվի էներգիա՝ ջերմության կամ այլ ճառագայթման տեսքով։
Ածխածին. Քիմիական տարր, որը Երկրի վրա ողջ կյանքի ֆիզիկական հիմքն է: Ածխածինը ազատորեն գոյություն ունի գրաֆիտի և ադամանդի տեսքով: Այն ածխի, կրաքարի և նավթի կարևոր բաղադրիչ է և ունակ է քիմիապես ինքնամիանալ՝ առաջացնելով քիմիական, կենսաբանական և առևտրային արժեք ունեցող բազմազան մոլեկուլներ: (Կլիմայի հետազոտություններում) «Ածխածին» տերմինը երբեմն օգտագործվում է գրեթե փոխարինելիորեն ածխաթթու գազի հետ՝ նկատի ունենալով այն հնարավոր ազդեցությունը, որը որևէ գործողություն, արտադրանք, քաղաքականություն կամ գործընթաց կարող է ունենալ մթնոլորտի երկարատև տաքացման վրա:
Ածխաթթու գազ. (կամ CO2) անգույն, անհոտ գազ է, որն արտադրվում է բոլոր կենդանիների կողմից, երբ նրանց շնչած թթվածինը փոխազդում է իրենց կերած ածխածնով հարուստ սննդի հետ: Ածխաթթու գազը նաև արտանետվում է, երբ այրվում են օրգանական նյութեր, այդ թվում՝ բրածո վառելիքներ, ինչպիսիք են նավթը կամ բնական գազը: Ածխաթթու գազը ջերմոցային գազ է, որը որսում է ջերմությունը Երկրի մթնոլորտում: Բույսերը ֆոտոսինթեզի միջոցով ածխաթթու գազը վերածում են թթվածնի և օգտագործում են այս գործընթացը իրենց սեփական սնունդը արտադրելու համար:
Ցեմենտ. Կապակցանյութ, որն օգտագործվում է երկու նյութերը միասին պահելու համար՝ ստիպելով դրանք կարծրանալ պինդ նյութի մեջ, կամ խիտ սոսինձ, որն օգտագործվում է երկու նյութերը միասին պահելու համար: (Շինարարություն) Մանրացված նյութ, որն օգտագործվում է ավազը կամ մանրացված ապարը միասին կապելու համար՝ բետոն ստանալու համար: Ցեմենտը սովորաբար պատրաստվում է փոշու տեսքով: Բայց երբ այն թրջվում է, այն վերածվում է ցեխոտ խառնուրդի, որը կարծրանում է չորանալուց հետո:
Քիմիական. Նյութ, որը կազմված է երկու կամ ավելի ատոմներից, որոնք կապված են (կապված) ֆիքսված համամասնությամբ և կառուցվածքով: Օրինակ՝ ջուրը քիմիական նյութ է, որը կազմված է երկու ջրածնի ատոմներից, որոնք կապված են մեկ թթվածնի ատոմի հետ: Դրա քիմիական բանաձևը H2O է: «Քիմիական» բառը կարող է նաև օգտագործվել որպես ածական՝ նկարագրելու համար նյութի այն հատկությունները, որոնք առաջանում են տարբեր միացությունների միջև տարբեր ռեակցիաներից:
Քիմիական կապ. Ատոմների միջև ձգողության ուժ, որը բավականաչափ ուժեղ է, որպեսզի կապված տարրերը գործեն որպես մեկ ամբողջություն: Որոշ ձգողականություն թույլ է, մյուսները՝ ուժեղ: Բոլոր կապերը, կարծես, միացնում են ատոմները՝ կիսելով (կամ փորձելով կիսել) էլեկտրոնները:
Քիմիական ռեակցիա՝ Գործընթաց, որը ներառում է նյութի մոլեկուլների կամ կառուցվածքների վերադասավորում, այլ ոչ թե ֆիզիկական վիճակի փոփոխություն (օրինակ՝ պինդ վիճակից գազայինի):
Քիմիա. գիտության ճյուղ, որն ուսումնասիրում է նյութերի կազմը, կառուցվածքը, հատկությունները և փոխազդեցությունները: Գիտնականներն օգտագործում են այս գիտելիքները՝ անծանոթ նյութեր ուսումնասիրելու, մեծ քանակությամբ օգտակար նյութեր վերարտադրելու կամ նոր օգտակար նյութեր նախագծելու և ստեղծելու համար: (քիմիական միացությունների) Քիմիան վերաբերում է նաև միացության բանաձևին, դրա պատրաստման եղանակին կամ դրա որոշ հատկություններին: Այս ոլորտում աշխատող մարդիկ կոչվում են քիմիկոսներ: (հասարակական գիտություններում) մարդկանց համագործակցելու, համերաշխվելու և միմյանց ընկերակցությունից վայելելու ունակությունը:
Կլիմայի փոփոխություն. Երկրի կլիմայի զգալի, երկարաժամկետ փոփոխություն: Սա կարող է տեղի ունենալ բնական ճանապարհով կամ մարդկային գործունեության արդյունքում, ներառյալ բրածո վառելիքի այրումը և անտառահատումները:
Ապաածխածնացում. վերաբերում է մթնոլորտ արտանետվող ածխածնային ջերմոցային գազերի, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը և մեթանը, արտանետող աղտոտող տեխնոլոգիաներից, գործունեությունից և էներգիայի աղբյուրներից միտումնավոր հրաժարվելուն: Նպատակն է նվազեցնել կլիմայի փոփոխությանը նպաստող ածխածնային գազերի քանակը:
Էլեկտրականություն՝ Էլեկտրական լիցքի հոսք, որը սովորաբար առաջանում է բացասական լիցքավորված մասնիկների՝ էլեկտրոնների շարժումից։
Էլեկտրոն՝ բացասական լիցքավորված մասնիկ, որը սովորաբար պտտվում է ատոմի արտաքին շրջանի շուրջը։ Այն նաև պինդ մարմիններում էլեկտրականության կրող է։
Ինժեներ. Մարդ, ով օգտագործում է գիտությունն ու մաթեմատիկան խնդիրներ լուծելու համար: Երբ «ինժեներ» բառն օգտագործվում է որպես բայ, այն վերաբերում է սարք, նյութ կամ գործընթաց նախագծելուն՝ խնդիր կամ չբավարարված կարիք լուծելու համար:
Էթանոլ. Սպիրտ, որը կոչվում է նաև էթիլային սպիրտ, որը հիմք է հանդիսանում ալկոհոլային խմիչքների, ինչպիսիք են գարեջուրը, գինին և սպիրտային խմիչքները: Այն նաև օգտագործվում է որպես լուծիչ և վառելիք (օրինակ՝ հաճախ խառնվում է բենզինի հետ):
Ֆիլտր. (նշում) Ինչ-որ բան, որը թույլ է տալիս որոշ նյութերի և մյուսների անցումը, կախված դրանց չափից կամ այլ բնութագրերից։ (բառ) Որոշակի նյութերի ընտրության գործընթաց՝ հիմնվելով այնպիսի հատկությունների վրա, ինչպիսիք են չափը, խտությունը, լիցքը և այլն (ֆիզիկայում) Նյութի էկրան, թիթեղ կամ շերտ, որը կլանում է լույսը կամ այլ ճառագայթումը կամ ընտրողաբար կանխում է դրա որոշ բաղադրիչների անցումը։
Ֆորմատ. մրջնաթթվի աղերի կամ էսթերների ընդհանուր անվանում, որը ճարպաթթվի օքսիդացված ձև է: (Էսթերը ածխածնի վրա հիմնված միացություն է, որը առաջանում է որոշակի թթուների ջրածնի ատոմները որոշակի տեսակի օրգանական խմբերով փոխարինելով: Շատ ճարպեր և եթերային յուղեր ճարպաթթուների բնական էսթերներ են):
Բրածո վառելիք. Ցանկացած վառելիք, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը (հում նավթ) կամ բնական գազը, որը ձևավորվել է միլիոնավոր տարիների ընթացքում Երկրի ներսում՝ մանրէների, բույսերի կամ կենդանիների քայքայվող մնացորդներից։
Վառելիք. Ցանկացած նյութ, որն էներգիա է արտանետում վերահսկվող քիմիական կամ միջուկային ռեակցիայի միջոցով: Բրածո վառելիքները (ածուխ, բնական գազ և նավթ) տարածված վառելիքներ են, որոնք էներգիա են արտանետում քիմիական ռեակցիաների միջոցով, երբ տաքանում են (սովորաբար մինչև այրման կետ):
Վառելիքային բջիջ. սարք, որը քիմիական էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի: Ամենատարածված վառելիքը ջրածինն է, որի միակ ենթամթերքը ջրային գոլորշի է:
Երկրաբանություն. Ածական, որը նկարագրում է Երկրի ֆիզիկական կառուցվածքի, դրա նյութերի, պատմության և դրա վրա տեղի ունեցող գործընթացների հետ կապված ամեն ինչ: Այս ոլորտում աշխատող մարդիկ կոչվում են երկրաբաններ:
Գլոբալ տաքացում. Երկրի մթնոլորտի ընդհանուր ջերմաստիճանի աստիճանական բարձրացում՝ ջերմոցային էֆեկտի պատճառով: Արդյունքը պայմանավորված է օդում ածխաթթու գազի, քլորֆտորածխածինների և այլ գազերի մակարդակի աճով, որոնցից շատերը արտանետվում են մարդկային գործունեության արդյունքում:
Ջրածին. Տիեզերքի ամենաթեթև տարրը։ Որպես գազ՝ այն անգույն է, անհոտ և խիստ դյուրավառ։ Այն բազմաթիվ վառելիքների, ճարպերի և կենդանի հյուսվածքը կազմող քիմիական նյութերի բաղադրիչ է։ Այն բաղկացած է պրոտոնից (միջուկ) և դրա շուրջը պտտվող էլեկտրոնից։
Նորարարություն՝ (բ. նորարարել, ածական՝ նորարարել) Գոյություն ունեցող գաղափարի, գործընթացի կամ արտադրանքի ճշգրտում կամ բարելավում՝ այն ավելի նոր, ավելի խելացի, ավելի արդյունավետ կամ ավելի օգտակար դարձնելու համար։
Կալորիա. նատրիումի հիդրօքսիդի (NaOH) լուծույթի ընդհանուր անվանումը: Կալորիան հաճախ խառնվում է բուսական յուղերի կամ կենդանական ճարպերի և այլ բաղադրիչների հետ՝ օճառի շերտ պատրաստելու համար:
Նյութագետ. Հետազոտող, որն ուսումնասիրում է նյութի ատոմային և մոլեկուլային կառուցվածքի և դրա ընդհանուր հատկությունների միջև եղած կապը: Նյութագետները կարող են մշակել նոր նյութեր կամ վերլուծել արդեն իսկ գոյություն ունեցողները: Նյութի ընդհանուր հատկությունների, ինչպիսիք են խտությունը, ամրությունը և հալման ջերմաստիճանը, վերլուծությունը կարող է օգնել ինժեներներին և այլ հետազոտողներին ընտրել լավագույն նյութերը նոր կիրառությունների համար:
Մոլեկուլ. Էլեկտրականորեն չեզոք ատոմների խումբ, որը ներկայացնում է քիմիական միացության հնարավոր ամենափոքր քանակը: Մոլեկուլները կարող են կազմված լինել մեկ տեսակի ատոմից կամ տարբեր տեսակի ատոմներից: Օրինակ՝ օդում թթվածինը կազմված է երկու թթվածնի ատոմից (O2), իսկ ջուրը՝ երկու ջրածնի և մեկ թթվածնի ատոմից (H2O):
Աղտոտող նյութ. Նյութ, որը աղտոտում է ինչ-որ բան, օրինակ՝ օդը, ջուրը, մարդկանց կամ սնունդը: Որոշ աղտոտող նյութեր քիմիական նյութեր են, ինչպիսիք են թունաքիմիկատները: Այլ աղտոտող նյութեր կարող են լինել ճառագայթումը, ներառյալ չափազանց ջերմությունը կամ լույսը: Նույնիսկ մոլախոտերը և այլ ինվազիվ տեսակները կարող են համարվել կենսաբանական աղտոտման մի ձև:
Հզոր։ Ածական, որը վերաբերում է շատ ուժեղ կամ հզոր մի բանի (օրինակ՝ մանրէ, թույն, դեղամիջոց կամ թթու):
Վերականգնվող. Ածական, որը վերաբերում է անորոշ ժամանակով փոխարինվող ռեսուրսին (օրինակ՝ ջուր, կանաչ բույսեր, արևի լույս և քամին): Սա հակադրվում է չվերականգնվող ռեսուրսներին, որոնք սահմանափակ պաշար ունեն և կարող են արդյունավետորեն սպառվել: Չվերականգնվող ռեսուրսների թվում են նավթը (և այլ բրածո վառելիքներ) կամ համեմատաբար հազվագյուտ տարրերն ու հանքանյութերը: