Kako se svetska potražnja za energijom povećava, raste i naša potrošnja fosilnih goriva. Rezultat je ogroman porast emisije gasova staklene bašte, sa ozbiljnim negativnim uticajima na životnu sredinu. Da bi ovo rešili, naučnici su tražili alternativne, obnovljive izvore energije.
Vodonik iz biomase
Glavni kandidat je vodonik proizveden iz organskog otpada ili „biomase“ biljaka i životinja. Biomasa takođe apsorbuje, uklanja i skladišti CO2 iz atmosfere, dok razgradnja biomase takođe može dovesti do negativnih emisija ili uklanjanja gasova staklene bašte. Iako je proučavanje biomase doseglo zavidan nivo, još uvek postoji pitanje najboljeg načina da se maksimalno iskoristi njena konverzija u energiju.
Gasifikacija biomase
Trenutno postoje dve glavne metode za pretvaranje biomase u energiju: gasifikacija i piroliza. Gasifikacija stavlja čvrstu ili tečnu biomasu na temperature oko 1000 ° C, pretvarajući je u gas i čvrsta jedinjenja.
Gasni deo je mešavina vodonika, metana, ugljen monoksida i drugih ugljovodonika, a oni se koriste kao „biogorivo“ za proizvodnju energije. S druge strane, čvrsta jedinjenja se često smatraju čvrstim ugljeničnim otpadom, iako se mogu koristiti u poljoprivredi i za druge primene.
Piroliza biomase
Druga metoda, piroliza biomase, je slična gasifikaciji samo što se biomasa zagreva na nižim temperaturama, između 400-800°C i na pritiscima do 5 bara u inertnoj atmosferi. Postoje tri vrste pirolize: konvencionalna, brza i fleš piroliza. Prve dva traju najduže i proizvode najviše čvrstih jedninjenja.
Fleš piroliza se odvija na 600°C i proizvodi najviše gasa. Nažalost, ovoj vesti pirolize su potrebni specijalizovani reaktori koji mogu da podnesu visoke temperature i pritiske.
Fleš pirolizu karakteriše velika brzina zagrevanja, kratko vreme boravka (0,1‒1 s) čvrstih i isparljivih materija i različit temperaturski opseg u zavisnosti od željenog proizvoda. Kod fleš pirolize, veličina čestice mora biti mala da bi se ublažila ograničenja unutrašnjeg prenosa toplote. Biomasa se na taj način može transformisati u oblik koji ima visoku energetsku vrednost.
Proizvodnja vodonika
Naučnici predvođeni profesorom Hubertom Giraultom na EPFL-ovoj školi, razvili su novu metodu foto-pirolizu biomase koja proizvodi ne samo vredan gas, već i čvrstu fazu koja se može ponovo koristiti za druge primene. Rad je objavljen u časopisu Chemical Science.
Metoda koja se koristi je fleš piroliza pomoću ksenonske lampe, koja se obično koristi za očvršćavanje metalnih mastila za štampanu elektroniku. Giraultova grupa istraživača je takođe koristla ovu metodu poslednjih nekoliko godina u druge svrhe, kao što je sinteza nanočestica.
Fototermalna konverzija
Belo svetlo fleš lampe obezbeđuje izvor energije velike snage, kao i kratke impulse koji promovišu foto-termalne hemijske reakcije. Ideja je da se generiše snažan blic, koji biomasa apsorbuje i koji trenutno pokreće fototermalnu konverziju biomase u gas i čvrstu fazu.
Ova tehnika bljeskanja je korišćena na različitim izvorima biomase: kore od banane, klipova kukuruza, kore od pomorandže, zrna kafe i kokosove ljuske, koje su u početku sušene na 105 ° C tokom 24 sata, a zatim mlevene i prosejane i dobijen je sitan prah. Prah je zatim stavljen u reaktor od nerđajućeg čelika na ambijentalnom pritisku i u inertnoj atmosferi. Ksenon lampa se uključi, treperi i ceo proces konverzije je završen za nekoliko milisekundi.
„Svaki kilogram sušene biomase može proizvesti oko 100 litara vodonika i 330 g čvrste faze“, kaže Bhawna Nagar, koja je radila na studiji. Metoda je takođe imala pozitivan proračunat energetski ishod od 4,09 MJ po kg sušene biomase.
Krajnji proizvodi
Ono što se ističe u ovoj metodi je da su oba njena krajnja proizvoda, i vodonik i čvrsti ugljenični ostatak, vredni. Vodonik se može koristiti kao zeleno gorivo, dok se čvrsti ugljenični ostatak može ili zakopati i koristiti kao đubrivo ili se može koristiti za proizvodnju provodnih elektroda. „Relevantnost našeg rada i istraživanja je dodatno pojačana činjenicom da godinama indirektno hvatamo zalihe CO2 iz atmosfere. Pretvorili smo to u korisne krajnje proizvode za kratko vreme koristeći ksenonsku fleš lampu“, kaže Nagar.
E2 portal (Science Daily)
