Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках

Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках
Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках

В новом исследовании ученые из Копенгагенского университета использовали свет и хлор для удаления низкоконцентрированного метана из воздуха. Результат приближает нас к возможности удаления парниковых газов из животноводческих помещений, заводов по производству биогаза и очистных сооружений для улучшения климата. Работа опубликована в журнале Environmental Research Letters.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) определила, что сокращение выбросов газа метана немедленно снизит рост глобальной температуры. Этот газ в 85 раз более эффективен как парниковый газ, чем CO2 и более половины из них выбрасывается человеком, причем наибольшая доля приходится на крупный рогатый скот и добычу ископаемого топлива.

Уникальный новый метод, разработанный исследовательской группой химического факультета Копенгагенского университета и дочерней компанией Ambient Carbon, позволил успешно удалить метан из воздуха.

«Большая часть наших выбросов метана происходит из миллионов точечных источников с низкой концентрацией, таких как коровники и свинарники. На практике метан из этих источников невозможно сконцентрировать до более высоких уровней или удалить. Но наш новый результат доказывает, что это возможно с использованием реакционной камеры, которую мы построили», — сказал он. говорит Мэтью Стэнли Джонсон, профессор атмосферной химии UCPH, который руководил исследованием.

Ранее Джонсон представил результаты исследования на COP 28 в Дубае через онлайн-соединение и в Вашингтоне, округ Колумбия, в Национальной академии наук, которая консультирует правительство США по вопросам науки и технологий.

Реактор очищает метан из воздуха

Метан может выгореть из воздуха, если его концентрация превышает 4%. Но большинство антропогенных выбросов составляют менее 0,1% и, следовательно, не подлежат сжиганию.

Чтобы удалить метан из воздуха, исследователи построили реакционную камеру, которая для непосвященного выглядит как вытянутый металлический ящик с кучей шлангов и измерительных приборов. Внутри коробки происходит цепная реакция химических соединений, в результате которой расщепляется метан и удаляется большая часть газа из воздуха.

Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках

«В ходе научного исследования мы доказали, что наша реакционная камера может удалять 58% метана из воздуха. И с тех пор, как мы представили исследование, мы улучшили наши результаты в лаборатории, так что реакционная камера теперь находится на уровне 88%», — сказал он. говорит Мэтью Стэнли Джонсон.

Хлор является ключом к открытию. Используя хлор и энергию света, исследователи могут удалять метан из воздуха гораздо эффективнее, чем это происходит в атмосфере, где этот процесс обычно занимает 10–12 лет.

«Метан разлагается со скоростью улитки, потому что газ не особенно рад вступать в реакцию с другими веществами в атмосфере. Однако мы обнаружили, что с помощью света и хлора мы можем запустить реакцию и расщепить метан примерно в 100 миллионов раз быстрее, чем в природе», — сказал он. объясняет Джонсон.

Далее: животноводческие стойла, очистные сооружения и биогазовые установки.

Скоро на химический факультет прибудет 40-футовый морской контейнер. Когда это произойдет, он станет более крупным прототипом реакционной камеры, которую исследователи построили в лаборатории. Это будет «очиститель метана». который, в принципе, можно будет подключить к системе вентиляции в коровнике.

«Сегодняшние животноводческие фермы представляют собой высокотехнологичные предприятия, где аммиак уже удален из воздуха. Таким образом, удаление метана с помощью существующих систем очистки воздуха является очевидным решением», — сказал он. объясняет профессор Джонсон.

Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках

То же самое относится к биогазовым и очистным сооружениям, которые являются одними из крупнейших антропогенных источников выбросов метана в Дании после животноводства.

В качестве предварительного исследования для этого исследования исследователи путешествовали по стране, измеряя количество утечек метана из стойл для скота, сооружений по очистке сточных вод и биогазовые установки. В нескольких местах исследователям удалось задокументировать утечку большого количества метана в атмосферу с этих заводов.

«Например, Дания является пионером в производстве биогаза. Но если всего лишь несколько процентов метана в результате этого процесса улетучится, это сведет на нет любые выгоды для климата», — сказал он. заключает Джонсон.

Исследование проводилось в сотрудничестве между Копенгагенским университетом, Орхусским университетом, Арлой, Сковом и дочерней компанией UCPH Ambient Carbon, которую сейчас возглавляет профессор Мэтью Стэнли Джонсон. Компания начала разработку технологии MEPS (Фотохимическая система уничтожения метана) и сделала ее доступной обществу.

О методе

Исследователи построили реакционную камеру и разработали метод, который моделирует и значительно ускоряет естественный процесс разложения метана.

Они назвали этот метод «Фотохимической системой уничтожения метана» (MEPS), и он разлагает метан в 100 миллионов раз быстрее, чем в природе.

Метод работает путем введения молекул хлора в реакционную камеру с газообразным метаном. Затем исследователи освещают молекулы хлора ультрафиолетовым светом. Энергия света заставляет молекулы расщепляться и образовывать два атома хлора.

Затем атомы хлора крадут атом водорода у метана, который затем распадается и разлагается. Продукт хлора (соляная кислота) улавливается и впоследствии перерабатывается в камере.

Метан превращается в углекислый газ (CO2), а также оксид углерода (CO) и водород (H2) так же, как естественный процесс в атмосфере.

Подробнее о метане (CH4)

Метан можно сжечь, чтобы удалить его из воздуха, но его концентрация должна быть более 4%, 40 000 частей на миллион (ppm), чтобы он был воспламеняемым. Поскольку большинство антропогенных выбросов составляют менее 0,1%, их нельзя сжигать.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) пришла к выводу, что сокращение выбросов метана немедленно снизит рост глобальной температуры.

Метан — это парниковый газ, который естественным образом выбрасывается, среди прочего, из водно-болотных угодий и из искусственных источников, таких как производство продуктов питания, природный газ и очистные сооружения.

Сегодня метан ответственен за треть парниковых газов, которые влияют на климат и вызывают глобальное потепление.

Метану требуется 10–12 лет для естественного разложения в атмосфере, где он превращается в углекислый газ.

За 25-летний период метан в 85 раз вреднее для климата, чем CO2. За 100-летний период метан нанес вред климату в 30 раз хуже, чем CO2.

Концентрация метана в атмосфере увеличилась на 150% с середины 1700-х годов.

Только метан увеличил воздействие антропогенной радиации на 1,19 Вт/м2, что ответственно за увеличение средней глобальной поверхности на 0,6°C. температура воздуха по данным МГЭИК.

Изобрели «удалитель метана из воздуха», который может стать постоянным элементом в коровниках и свинарниках

Теги: энергия

В тренде