Sementfabriken lykas dy hjir werjûn binne in wichtige boarne fan klimaatferwaarmjende koalstofdiokside. Mar guon fan dizze fersmoargjende stoffen kinne wurde omset yn in nij type brânstof. Dit sâlt kin feilich opslein wurde foar tsientallen jierren of langer.
Dit is in oar ferhaal yn in searje dy't sjocht nei nije technologyen en aksjes dy't klimaatferoaring kinne fertrage, de ynfloed derfan ferminderje, of mienskippen helpe kinne om te gean mei in rap feroarjende wrâld.
Aktiviteiten dy't koalstofdiokside (CO2) frijlitte, in gewoan broeikasgas, drage by oan it opwaarmjen fan 'e ierdatmosfear. It idee om CO2 út 'e loft te winnen en op te slaan is net nij. Mar it is lestich om te dwaan, foaral as minsken it betelje kinne. In nij systeem lost it probleem fan CO2-fersmoarging op in wat oare manier op. It konvertearret it klimaatopwaarmjende gas gemysk yn brânstof.
Op 15 novimber publisearren ûndersikers fan it Massachusetts Institute of Technology (MIT) yn Cambridge harren baanbrekkende resultaten yn it tydskrift Cell Reports Physical Science.
Harren nije systeem is ferdield yn twa dielen. It earste diel omfettet it omsetten fan koalstofdiokside út 'e loft yn in molekule mei de namme formiaat om brânstof te produsearjen. Lykas koalstofdiokside befettet formiaat ien koalstofatoom en twa soerstofatomen, lykas ien wetterstofatoom. Formiaat befettet ek ferskate oare eleminten. De nije stúdzje brûkte formiaatsâlt, dat ôflaat is fan natrium of kalium.
De measte brânstofsellen rinne op wetterstof, in brânber gas dat pipelines en tanks ûnder druk nedich hat om te ferfieren. Brânstofsellen kinne lykwols ek op formiaat rinne. Formiaat hat in enerzjyynhâld dy't te fergelykjen is mei wetterstof, neffens Li Ju, in materiaalkundige dy't de ûntwikkeling fan it nije systeem liede. Formiaat hat wat foardielen boppe wetterstof, merkte Li Ju op. It is feiliger en fereasket gjin opslach ûnder hege druk.
Undersykers oan it MIT hawwe in brânstofsel makke om formiaat te testen, dat se produsearje út koalstofdiokside. Earst mingden se it sâlt mei wetter. It mingsel waard doe yn in brânstofsel fiede. Binnen yn 'e brânstofsel liet it formiaat elektroanen frij yn in gemyske reaksje. Dizze elektroanen streamden fan 'e negative elektrode fan' e brânstofsel nei de positive elektrode, wêrtroch't in elektrysk sirkwy foltôge waard. Dizze streamende elektroanen - in elektryske stroom - wiene 200 oeren oanwêzich tidens it eksperimint.
Zhen Zhang, in materiaalkundige dy't mei Li wurket oan it MIT, is optimistysk dat syn team de nije technology binnen in desennium opskale kin.
It ûndersyksteam fan MIT brûkte in gemyske metoade om koalstofdiokside om te setten yn in wichtich yngrediïnt foar brânstofproduksje. Earst bleatstelden se it oan in tige alkaline oplossing. Se keazen natriumhydrokside (NaOH), algemien bekend as loog. Dit triggert in gemyske reaksje dy't natriumbikarbonaat (NaHCO3) produseart, better bekend as baksoda.
Doe diene se de stroom oan. De elektryske stroom sette in nije gemyske reaksje yn gong dy't elk soerstofatoom yn it baksoda-molekule splitste, wêrtroch't natriumformiaat (NaCHO2) efterbleau. Harren systeem konvertearre hast alle koalstof yn CO2 - mear as 96 prosint - yn dit sâlt.
De enerzjy dy't nedich is om de soerstof te ferwiderjen wurdt opslein yn 'e gemyske biningen fan formiaat. Professor Li merkte op dat formiaat dizze enerzjy tsientallen jierren kin opslaan sûnder potinsjele enerzjy te ferliezen. It genereart dan elektrisiteit as it troch in brânstofsel giet. As de elektrisiteit dy't brûkt wurdt om formiaat te produsearjen komt fan sinne-, wyn- of wetterkrêft, sil de elektrisiteit dy't troch de brânstofsel opwekt wurdt in skjinne enerzjyboarne wêze.
Om de nije technology op te skaaljen, sei Lee, "moatte wy rike geologyske boarnen fan loog fine." Hy bestudearre in soarte rots neamd alkalibasalt (AL-kuh-loog buh-SALT). As dizze rotsen mei wetter mingd wurde, feroarje se yn loog.
Farzan Kazemifar is in yngenieur oan 'e San Jose State University yn Kalifornje. Syn ûndersyk rjochtet him op it opslaan fan koalstofdiokside yn ûndergrûnske sâltformaasjes. It fuortheljen fan koalstofdiokside út 'e loft is altyd lestich en dêrom djoer west, seit er. Dat it is rendabel om CO2 om te setten yn brûkbere produkten lykas formiaat. De kosten fan it produkt kinne de produksjekosten kompensearje.
Der is in soad ûndersyk dien nei it opfangen fan koalstofdiokside út 'e loft. Bygelyks, in team fan wittenskippers oan 'e Lehigh University hat koartlyn in oare metoade beskreaun foar it filterjen fan koalstofdiokside út 'e loft en it omsette yn baksoda. Oare ûndersyksgroepen bewarje CO2 yn spesjale stiennen, en sette it om yn fêste koalstof dy't dan ferwurke wurde kin ta ethanol, in alkoholbrânstof. De measte fan dizze projekten binne lytsskalich en hawwe noch gjin wichtige ynfloed hân op it ferminderjen fan hege nivo's fan koalstofdiokside yn 'e loft.
Dizze ôfbylding lit in hûs sjen dat op koalstofdiokside wurket. It apparaat dat hjir te sjen is, konvertearret koalstofdiokside (de molekulen yn 'e reade en wite bubbels) yn in sâlt mei de namme formiaat (de blauwe, reade, wite en swarte bubbels). Dit sâlt kin dan brûkt wurde yn in brânstofsel om elektrisiteit op te wekken.
Kazemifar sei dat ús bêste opsje is om "earst de útstjit fan broeikasgassen te ferminderjen". Ien manier om dat te dwaan is om fossile brânstoffen te ferfangen troch duorsume enerzjyboarnen lykas wyn of sinne. Dit is ûnderdiel fan in oergong dy't wittenskippers "dekarbonisaasje" neame. Mar hy foege ta dat it stopjen fan klimaatferoaring in mearfâldige oanpak fereasket. Dizze nije technology is nedich om koalstof te fangen yn gebieten dy't lestich te dekarbonisearjen binne, sei hy. Nim stielfabriken en semintfabriken, om twa foarbylden te neamen.
It MIT-team sjocht ek foardielen yn it kombinearjen fan harren nije technology mei sinne- en wynenerzjy. Tradisjonele batterijen binne ûntworpen om enerzjy wiken oanien op te slaan. It opslaan fan simmerljocht yn 'e winter of langer fereasket in oare oanpak. "Mei formiaatbrânstof," sei Lee, binne jo net langer beheind ta sels seizoensopslach. "It kin generaasjegewiis wêze."
It fonkelt miskien net as goud, mar "ik kin 200 ton ... formiaat oan myn soannen en dochters neilitte," sei Lee, "as erfenis."
Alkalysk: In eigenskipswurd dat in gemyske stof beskriuwt dy't hydroxide-ionen (OH-) foarmet yn oplossing. Dizze oplossingen wurde ek wol alkalysk neamd (yn tsjinstelling ta soer) en hawwe in pH heger as 7.
Aquifer: In rotsformaasje dy't ûndergrûnske wetterreservoirs kin hâlde. De term jildt ek foar ûndergrûnske bekkens.
Basalt: In swart fulkanysk gesteente dat meastentiids tige ticht is (útsein as in fulkaanútbarsting grutte gatten gas deryn efterlitten hat).
bân: (yn skiekunde) in semi-permaninte ferbining tusken atomen (of groepen atomen) yn in molekule. It wurdt foarme troch oantreklike krêften tusken de dielnimmende atomen. Sadree't bannen foarme binne, funksjonearje de atomen as in ienheid. Om de gearstallende atomen te skieden, moat enerzjy yn 'e foarm fan waarmte of oare strieling oan 'e molekulen levere wurde.
Koalstof: In gemysk elemint dat de fysike basis is fan al it libben op Ierde. Koalstof bestiet frij yn 'e foarm fan grafyt en diamant. It is in wichtich ûnderdiel fan stienkoal, kalkstien en petroleum, en is by steat om gemysk sels te assosjearjen om in breed ferskaat oan molekulen fan gemyske, biologyske en kommersjele wearde te foarmjen. (Yn klimaatûndersyk) De term koalstof wurdt soms hast troch elkoar brûkt mei koalstofdiokside om te ferwizen nei de potinsjele ynfloed dy't in aksje, produkt, belied of proses kin hawwe op 'e lange-termyn opwaarming fan 'e atmosfear.
Koalstofdiokside: (of CO2) is in kleurleas, geurleas gas dat troch alle bisten produsearre wurdt as de soerstof dy't se ynademe reagearret mei it koalstofrike iten dat se ite. Koalstofdiokside komt ek frij as organyske matearje, ynklusyf fossile brânstoffen lykas oalje of ierdgas, ferbaarnd wurdt. Koalstofdiokside is in broeikasgas dat waarmte yn 'e ierdatmosfear fêsthâldt. Planten sette koalstofdiokside om yn soerstof troch fotosynteze en brûke dit proses om har eigen iten te meitsjen.
Sement: In bindmiddel dat brûkt wurdt om twa materialen byinoar te hâlden, wêrtroch't it úthardt ta in fêste stof, of in dikke lym dy't brûkt wurdt om twa materialen byinoar te hâlden. (Bou) In fyn gemalen materiaal dat brûkt wurdt om sân of stienbreuk byinoar te binen om beton te foarmjen. Sement wurdt meastentiids makke as poeier. Mar as it ienris wiet wurdt, feroaret it yn in modderige brij dy't úthardt as it droeget.
Gemysk: In stof dy't bestiet út twa of mear atomen dy't kombinearre (bûn) binne yn in fêste ferhâlding en struktuer. Bygelyks, wetter is in gemyske stof dy't bestiet út twa wetterstofatomen dy't bûn binne oan ien soerstofatoom. De gemyske formule is H2O. "Gemy" kin ek brûkt wurde as in eigenskipswurd om de eigenskippen fan in stof te beskriuwen dy't it resultaat binne fan ferskate reaksjes tusken ferskate ferbiningen.
Gemyske bining: In oanlûkingskrêft tusken atomen dy't sterk genôch is om de ferbûne eleminten as in ienheid te funksjonearjen. Guon oanlûkingskrêften binne swak, oaren binne sterk. Alle bannen lykje atomen te ferbinen troch elektroanen te dielen (of te besykjen te dielen).
Gemyske reaksje: In proses wêrby't de molekulen of struktueren fan in stof opnij rangskik wurde, ynstee fan in feroaring yn fysike foarm (bygelyks, fan fêst nei gasfoarmich).
Skiekunde: de tûke fan 'e wittenskip dy't de gearstalling, struktuer, eigenskippen en ynteraksjes fan stoffen bestudearret. Wittenskippers brûke dizze kennis om ûnbekende stoffen te bestudearjen, om nuttige stoffen yn grutte hoemannichten te reprodusearjen, of om nije nuttige stoffen te ûntwerpen en te meitsjen. (fan gemyske ferbiningen) Skiekunde ferwiist ek nei de formule fan in ferbining, de metoade wêrmei't it taret wurdt, of guon fan syn eigenskippen. Minsken dy't yn dit fjild wurkje wurde skiekundigen neamd. (yn 'e sosjale wittenskippen) it fermogen fan minsken om gear te wurkjen, mei-inoar oer de wei te kommen en fan elkoars selskip te genietsjen.
Klimaatferoaring: In wichtige, langduorjende feroaring yn it klimaat fan 'e ierde. Dit kin natuerlik foarkomme of as gefolch fan minsklike aktiviteiten, ynklusyf it ferbaarnen fan fossile brânstoffen en it kappen fan bosken.
Dekarbonisaasje: ferwiist nei de bewuste oergong fuort fan fersmoargjende technologyen, aktiviteiten en enerzjyboarnen dy't broeikasgassen op basis fan koalstof, lykas koalstofdiokside en metaan, yn 'e atmosfear útstjitte. It doel is om de hoemannichte koalstofgassen te ferminderjen dy't bydrage oan klimaatferoaring.
Elektrisiteit: De stream fan elektryske lading, meastentiids it gefolch fan 'e beweging fan negatyf laden dieltsjes dy't elektroanen neamd wurde.
Elektron: in negatyf laden dieltsje dat meastentiids om it bûtenste gebiet fan in atoom draait; it is ek de drager fan elektrisiteit yn fêste stoffen.
Yngenieur: Iemand dy't wittenskip en wiskunde brûkt om problemen op te lossen. As it as tiidwurd brûkt wurdt, ferwiist it wurd yngenieur nei it ûntwerpen fan in apparaat, materiaal of proses om in probleem of in ûnfoldwaande need op te lossen.
Ethanol: In alkohol, ek wol etylalkohol neamd, dy't de basis is foar alkoholyske dranken lykas bier, wyn en sterke drank. It wurdt ek brûkt as oplosmiddel en brânstof (bygelyks faak mingd mei benzine).
Filter: (n.) Iets dat guon materialen trochlit en oaren, ôfhinklik fan har grutte of oare skaaimerken. (v.) It proses fan it selektearjen fan bepaalde stoffen op basis fan eigenskippen lykas grutte, tichtheid, lading, ensfh. (yn 'e natuerkunde) In skerm, plaat of laach fan in stof dy't ljocht of oare strieling absorbearret of selektyf foarkomt dat guon fan syn komponinten trochlitte.
Formiaat: In algemiene term foar sâlt of esters fan mieresûr, in oksidearre foarm fan in fetsoer. (In ester is in ferbining op basis fan koalstof dy't foarme wurdt troch it ferfangen fan de wetterstofatomen fan bepaalde soeren troch bepaalde soarten organyske groepen. In protte fetten en essensjele oaljes binne natuerlik foarkommende esters fan fetsoeren.)
Fossile brânstof: Elke brânstof, lykas stienkoal, petroleum (rûge oalje) of ierdgas, dy't oer miljoenen jierren yn 'e Ierde foarme is út 'e ferrottende oerbliuwsels fan baktearjes, planten of bisten.
Brânstof: Elke stof dy't enerzjy frijmakket troch in kontroleare gemyske of kearnreaksje. Fossile brânstoffen (koal, ierdgas en oalje) binne gewoane brânstoffen dy't enerzjy frijmeitsje troch gemyske reaksjes as se ferwaarme wurde (meastal oant it punt fan ferbaarning).
Brânstofsel: In apparaat dat gemyske enerzjy omset yn elektryske enerzjy. De meast foarkommende brânstof is wetterstof, wêrfan it ienige byprodukt wetterdamp is.
Geology: In eigenskipswurd dat alles beskriuwt dat te krijen hat mei de fysike struktuer fan 'e Ierde, har materialen, skiednis en de prosessen dy't derop plakfine. Minsken dy't yn dit fjild wurkje wurde geologen neamd.
Globale opwaarming: In stadige tanimming fan 'e algemiene temperatuer fan 'e ierdatmosfear troch it broeikaseffekt. It effekt wurdt feroarsake troch tanimmende nivo's fan koalstofdiokside, chloorfluorkoalwetterstoffen en oare gassen yn 'e loft, wêrfan in protte útstjitten wurde troch minsklike aktiviteiten.
Wetterstof: It lichtste elemint yn it universum. As gas is it kleurleas, geurleas en ekstreem ûntvlamber. It is in ûnderdiel fan in protte brânstoffen, fetten en de gemikaliën dy't libbend weefsel foarmje. It bestiet út in proton (de kearn) en in elektron dat deromhinne draait.
Ynnovaasje: (v. ynnovearje; adj. ynnovearje) In oanpassing of ferbettering fan in besteand idee, proses of produkt om it nijer, tûker, effisjinter of brûkberder te meitsjen.
Loog: De algemiene namme foar natriumhydrokside (NaOH) oplossing. Loog wurdt faak mingd mei plantaardige oaljes of dierlike fetten en oare yngrediïnten om stikje sjippe te meitsjen.
Materiaalwittenskipper: In ûndersiker dy't de relaasje bestudearret tusken de atomêre en molekulêre struktuer fan in materiaal en syn algemiene eigenskippen. Materiaalwittenskippers kinne nije materialen ûntwikkelje of besteande analysearje. It analysearjen fan 'e algemiene eigenskippen fan in materiaal, lykas tichtens, sterkte en smeltpunt, kin yngenieurs en oare ûndersikers helpe by it selektearjen fan 'e bêste materialen foar nije tapassingen.
Molekule: In groep elektrysk neutrale atomen dy't de lytst mooglike hoemannichte fan in gemyske ferbining fertsjintwurdiget. Molekulen kinne bestean út ien type atoom of ferskate soarten atomen. Bygelyks, de soerstof yn loft bestiet út twa soerstofatomen (O2), en wetter bestiet út twa wetterstofatomen en ien soerstofatoom (H2O).
Fersmoargjende stof: In stof dy't wat fersmoarget, lykas loft, wetter, minsken of iten. Guon fersmoargjende stoffen binne gemikaliën, lykas bestridingsmiddels. Oare fersmoargjende stoffen kinne strieling wêze, ynklusyf oermjittige waarmte of ljocht. Sels ûnkrûd en oare invasive soarten kinne beskôge wurde as in foarm fan biofouling.
Potint: In eigenskipswurd dat ferwiist nei eat dat tige sterk of machtich is (lykas in kiem, gif, medisyn of soer).
Duorsum: In eigenskipswurd dat ferwiist nei in boarne dy't foar ûnbepaalde tiid ferfongen wurde kin (lykas wetter, griene planten, sinneljocht en wyn). Dit stiet yn kontrast mei net-duorsume boarnen, dy't in beheinde foarrie hawwe en effektyf útput wurde kinne. Net-duorsume boarnen omfetsje oalje (en oare fossile brânstoffen) of relatyf seldsume eleminten en mineralen.