2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
COLUMBUS, Օհայո - Օհայոյի պետական համալսարանի ինժեներները մեթան օգտագործելու միջոց են գտել՝ հեռացնելու թունավոր ազոտի օքսիդի արտանետումները ածուխ այրվող էլեկտրակայանների գազերից:
Ազոտի օքսիդը մեթանով կատալիտիկորեն նվազեցնելու այս նոր մեթոդը կույտ գազերից հեռացնում է ազոտի օքսիդի մինչև 100 տոկոսը ավելի անվտանգ և էժան եղանակով, քան ներկայումս հասանելի ցանկացած եղանակ:
Ազոտի օքսիդը այրման ընդհանուր կողմնակի արտադրանք է, և մեքենաները և հանածո վառելիքով այրվող էլեկտրակայանները մոլեկուլի երկու հիմնական աղբյուրներն են: Ազատվելուց հետո ազոտի օքսիդը փոխազդում է թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ազոտաթթու՝ թթվային անձրևի հիմնական բաղադրիչը, և քայքայում է օզոնը ստրատոսֆերայի վերին շերտերում:
«Չնայած տեխնոլոգիան գոյություն ունի ազոտի օքսիդի արտանետումները նվազեցնելու համար, այն երևակայության համար անխնդիր տեխնոլոգիա չէ», - ասում է Օհայո նահանգի քիմիական ճարտարագիտության պրոֆեսոր Ումիթ Օզքանը::
Catalysis Today ամսագրի վերջին համարում Օզքանը և նրա ասպիրանտները՝ Յունկո Միտոմեն և Էնրիկե Ասևեսը, նկարագրել են մի մեթոդ, որը կարող է ավելի լավ միջոց ապահովել:
Ներկայումս ազոտի օքսիդ արտադրող բույսերը ամոնիակ են ներարկում իրենց արտանետվող գազերի մեջ՝ աղտոտող նյութը վերածելու ազոտի և ջրի: Վանադիումի օքսիդի վրա հիմնված կատալիզատորն օգնում է քիմիական փոխակերպմանը։
Բայց ամոնիակը թանկ է և դժվար է կառավարել, ասել է Օզքանը: Այն շատ քայքայիչ է և թունավոր, եթե ազատ արձակվի: Բացի այդ, եթե ծխախոտի ներսում ջերմաստիճանը բարձրանում է շատ բարձր, ամոնիակը կարող է արձագանքել թթվածնի հետ այս կատալիզատորի վրա՝ առաջացնելով ավելի շատ ազոտի օքսիդ:
Մեթանը էկոլոգիապես ավելի համատեղելի է, քան ամոնիակը, ասաց Օզքանը, ինչպես նաև էժան և առատ: Այն բնական գազի հիմնական բաղադրիչն է և արդեն առկա է որոշ ծխի արտանետումների մեջ: Մեթանը նույնպես շատ կայուն է. ռեակտիվ չէ, ինչպես ամոնիակը:
Այս կայունությունը միակ հիմնական դժվարությունն է մեթանի միջոցով ազոտի օքսիդի արտանետումները նվազեցնելու համար, ասաց Օզքանը:
Հետազոտողները հայտնել են Catalysis Today-ում, որ մեթանի ակտիվացման համար կատալիզատորի ճիշտ ձևակերպումն ունենալը կարող է հաղթահարել այս խոչընդոտը: Իդեալական պայմաններում Օզքանն ու նրա ասպիրանտները լաբորատոր ռեակտորում գազից հեռացրին ազոտի օքսիդի գրեթե 100 տոկոսը։
Պալադիումի վրա հիմնված կատալիզատորի օգնությամբ մեթանը փոխազդեց ազոտի օքսիդի հետ՝ առաջացնելով ազոտ, ածխաթթու գազ և ջուր։
Օզկանը խոստովանեց, որ պալադիումը թանկ է, բայց ասաց, որ գործընթացը շատ քիչ բան է պահանջում: Կատալիզատորը բարակ ծածկում է կերամիկական հենարանի ներքին մակերեսը, որը պարունակում է հազարավոր փոքրիկ մեղրախիսխի ձևով անցումներ:
«Մենք թանկարժեք մետաղը երկար ճանապարհ ենք տանում», - ասաց նա: «Գազը հոսում է կերամիկական հենարանի ներսում գտնվող փոքր ալիքներով և փոխազդում է կատալիզատորի հետ, որը ծածկում է ներքին մակերեսները։«Ձևով և գործառույթով կատալիզատորի մահճակալը նման է ավտոմոբիլային կատալիտիկ փոխարկիչի ներսին:
Մեթանի օգտագործումը պալադիումի վրա հիմնված կատալիզատորների վրա միայն ազոտի օքսիդի արտանետումների վրա փորձարկելուց հետո, ինժեներները ստուգեցին, թե որքան լավ է մեթանը կհեռացնի աղտոտիչը այլ միացություններ պարունակող գազից: Փորձի այս մասի համար նրանք օգտագործել են ծխախոտի իրական արտանետումների նման համակցություն՝ ազոտի օքսիդ, մեթան, թթվածին, ջուր և ծծմբի երկօքսիդ:
Թթվածինը և ջուրը չխանգարեցին ռեակցիային, բայց ծծմբի երկօքսիդը խանգարեց: 6 ժամվա ընթացքում այն կատալիզատորը դարձրեց մասամբ անգործուն և նվազեցրեց գազից հեռացված ազոտի օքսիդի քանակը մինչև 85 տոկոս:
Ինժեներները աշխատում են կատալիզատորի ձևակերպումը բարելավելու ուղղությամբ, սակայն Օզքանը կարծում է, որ խնդրի մի մասը կարող է լուծվել, եթե ծխախցիկներն ունենային երկու կատալիտիկ ռեակտորներ և փոխարկվեն դրանց միջև: Այդ կերպ մի ռեակտորը ժամանակ կունենար վերականգնվելու ծծմբի երկօքսիդի ազդեցությունից, մինչդեռ մյուսն ակտիվորեն հեռացնում էր ազոտի օքսիդը:
Ածուխ այրող էլեկտրակայաններին ԱՄՆ-ի հյուսիս-արևելյան և միջին արևմուտքում անհրաժեշտ է արտանետումների վերահսկման համակարգ, որն աշխատում է չնայած ծծմբի երկօքսիդի առկայությանը, քանի որ այս տարածքի ածուխը հարուստ է ծծմբով:
«Օհայոյի նման նահանգի համար, որն ունի ածխի մեծ պաշարներ, տնտեսության համար շատ լավ է օգտագործել այդ պաշարները», - ասաց Օզքանը: «Բայց նույնիսկ փոքր քանակությամբ ծծումբը կարող է ապաակտիվացնել ազոտի օքսիդի նվազեցման այս կատալիզատորները»:
Ըստ Օզքանի, ամոնիակի վրա հիմնված արտանետումների վերահսկման համակարգից մեթանի անցումը ընկերություններին չպետք է թանկ նստի: «Այսօր էլեկտրակայաններում տարածված կատալիզատորի մահճակալի նույն ձևավորումը կարող է օգտագործվել այս նոր ձևակերպմամբ», - ասաց նա, և անջատիչի արդյունքում առաջացած ցանկացած սկզբնական ծախս կարող է փոխհատուցվել ամոնիակ չօգտագործելու հետևանքով առաջացած խնայողությունների մեջ:
Օզկանը նաև բացատրեց, որ մեթանը կարող է աղտոտիչ համարվել որոշակի հանգամանքներում, օրինակ, երբ այն առաջանում է աղբավայրի քայքայվող նյութերից: Բայց ազոտի օքսիդը մեթանով հեռացնելը ոչ միայն մի աղտոտող նյութը կփոխարինի մյուսով, ասաց նա։
«Իհարկե, մենք չենք ցանկանում, որ որևէ բան արտանետվի, բայց ազոտի օքսիդը շատ ավելի խնդրահարույց աղտոտիչ է, քան մեթանը: Բացի այդ, երբ դուք ակտիվացնում եք մեթանը, ինչպես մենք առաջարկում ենք, թթվածինն ավելի քան բավարար է: կուտակեք գազը, որպեսզի այն այրվի: Այն ամբողջությամբ վերածվում է ածխաթթու գազի և ջրի», - ասաց նա:
