Hoe aanjaagvullis meer groen energie kan lewer - nuus oor die klimaat
Navorsers rapporteer dat sintetiese verbindings genaamd "siloksane" van alledaagse produkte soos sjampoe en motorolie in die stortingsterrein kom en die biogas wat die stortingsterreine produseer, aanvul.
Hoewel dit vandag 'n probleem is, meen die navorsers dat dit 'n geleentheid kan wees om meer energie uit stortingsterrein te kry.
Die verbindings lei doeltreffend hitte en werk in wisselwerking met water, en as sodanig het hul gewildheid by 'n verskeidenheid verbruikersprodukte toegeneem. Dit beteken dat meer en meer siloksane na u plaaslike stortingsterrein gaan.
Biogas verwys na brandstofgasse wat van verskillende biologiese of organiese grondstowwe gesintetiseer word, soos stortingsterreine en afvalwaterbehandelingsaanlegte. In onlangse jare het dit duidelik geword dat siloksane die kragopwekkende toerusting wat met stortingsterrein aangevuur is, beskadig. Maar die navorsers meen dat dit moontlik is om die siloksane in te span om meer energie te produseer.
Die navorsers het die eerste chemiese ontleding gedoen oor hoe siloksane biogas beïnvloed. Hulle het gevind dat siloksane die reaktiwiteit van biogas verhoog, wat lei tot vinniger ontsteking in enjins en die vrystelling van meer energie. Maar die siloksane in die biogas kan die enjins beskadig - tipies kragopwekkende gasturbines en wederkerende suier-enjins.
"Siloxanes is hoogs ontbrandbaar," sê Margaret Wooldridge, professor in meganiese ingenieurswese en direkteur van die Dow Sustainability Fellows-program aan die Universiteit van Michigan. 'Hulle verander die chemie van biogas soos mal. Die dinge is letterlik soos vuurpylbrandstof — gekreaktief. '
Die siloksane verander in wese die "vlamspoed van die biogas", wat 'n maatstaf is van hoe vinnig 'n brandstof 'n turbine of suier aandryf en dryf.
Biogas bestaan ​​hoofsaaklik uit metaan. Daar is metaangas in die natuur, maar dit word ook geproduseer wanneer organiese materiaal in stortingsterreine ontbind, saam met waterstof, koolstofmonoksied en ander koolwaterstowwe. Metaan is die belangrikste komponent van natuurlike gas en biogas, wat beide waardevolle bronne van brandstof en energie maak wat skoner is as steenkool.
In die atmosfeer is metaan egter veral goed om hitte vas te vang, wat tot ons aardverwarmingsprobleem bydra. Metaan is veral 30 keer doeltreffender a kweekhuisgas dan CO2. En volgens die EPA is die stortingsterreine vir munisipale vaste afval verantwoordelik vir 14% van alle menslike verwante metaan-emissies in die VSA elke jaar - die derde grootste bron agter die gas- en petroleumbedryf en landbou.
Daardie eiendom het pogings aangespoor om metaan uit stortingsterreine te vang en as 'n brandstof, in plaas daarvan om dit ongemerk te laat ontsnap.
Meting van ontsteekbaarheid
In hierdie studie het die navorsers afsonderlik waterstof- en koolstofmonoksiedmengsels wat twee siloksane bevat — trimetielsilanol (TMSO) en hexamethyldisiloxane (HMDSO) —getoets met waterstof- en koolstofmonoksiedmengsels sonder siloksane.
Die navorsers het spesifiek gekyk hoe lank dit geneem het vir elke mengsel om aan te steek. Wetenskaplikes beskou brandstowwe met 'n korter ontbrandingsvertraging meer ontbrandbaar of reaktief - en waterstof is een van die reaktiefste brandstowwe wat ons gebruik.
Waterstof en koolstofmonoksied met TMSO het ontstekingstydperke opgelewer wat 37% vinniger was as die verwysingsgeval. En met HMDSO-toegediende metaan het vertragingstye 50% vinniger opgelewer.
Navorsers hoop dat hul werk lig werp op hoe siloksane die enjinprestasie verander as dit as brandstof gebruik word.
Wetenskap poog om die klimaatsimpak van die brood te sny
"Spoorkonsentrasies van siloksane was 'n bekende probleem in biogas-toepassings - wat gelei het tot die vorming van skuur van silika op enjinkomponente," sê die studie-mede-outeur Rachel Schwind, 'n doktorale student. "Om hierdie rede het die meeste vorige navorsing op hierdie gebied gefokus op hoe om dit uit die opgevangde gas te verwyder."
Die potensiaal van siloksane
Saam met die probleem wat siloksane inhou, is daar ook potensiaal. Wooldridge sê siloksane kan die sleutel wees tot die verkryging van versterkte energieproduksie uit biogas.
'Ons wil dit graag as energiebron benut,' sê sy.
Die ontleding van die verbrandingschemie is 'n stap in daardie rigting.
"Dit sal moontlik die behoefte aan skrop of verwydering tydens die verwerking van biogas negatief maak en die koste verlaag," sê Schwind. 'As ons die koste kan verlaag, beweeg dit biogas nader aan 'n werklike koolstofneutrale brandstof. En as ons die stortingsterrein 'n meer ekonomies aantreklike opsie kan maak, sal die stortingsterrein meer aansporing hê om hierdie skadelike kweekhuisgas op te vang en te benut. "
Die navorsing verskyn in die joernaal Verbranding en vlam.
Die Amerikaanse departement van energie se basiese energiewetenskappe-program het die navorsing ondersteun.