Cementfabrikoj kiel tiu montrita ĉi tie estas grava fonto de klimat-varmiganta karbondioksido. Sed iuj el ĉi tiuj poluaĵoj povas esti konvertitaj en novan specon de fuelo. Ĉi tiu salo povas esti sekure stokita dum jardekoj aŭ pli longe.
Jen plia rakonto en serio, kiu rigardas novajn teknologiojn kaj agojn, kiuj povas malrapidigi klimatan ŝanĝon, redukti ĝiajn efikojn aŭ helpi komunumojn trakti rapide ŝanĝiĝantan mondon.
Agadoj kiuj liberigas karbondioksidon (CO2), oftan forcejan gason, kontribuas al varmiĝo de la tera atmosfero. La ideo ĉerpi CO2 el la aero kaj stoki ĝin ne estas nova. Sed ĝi estas malfacile farebla, precipe kiam homoj povas pagi ĝin. Nova sistemo solvas la problemon de CO2-poluado iom alimaniere. Ĝi kemie konvertas la klimatvarmiĝantan gason en fuelon.
La 15-an de novembro, esploristoj de la Masaĉuseca Instituto de Teknologio (MIT) en Kembriĝo publikigis siajn mirindajn rezultojn en la revuo Cell Reports Physical Science.
Ilia nova sistemo estas dividita en du partojn. La unua parto implikas konverti karbondioksidon el la aero en molekulon nomatan formiato por produkti fuelon. Kiel karbondioksido, formiato enhavas unu karbonatomon kaj du oksigenatomojn, same kiel unu hidrogenatomon. Formato ankaŭ enhavas plurajn aliajn elementojn. La nova studo uzis formiatan salon, kiu estas derivita de natrio aŭ kalio.
Plej multaj fuelpiloj funkcias per hidrogeno, brulema gaso, kiu postulas duktojn kaj premizitajn tankojn por transporti. Tamen, fuelpiloj ankaŭ povas funkcii per formiato. Formiato havas energienhavon kompareblan al hidrogeno, laŭ Li Ju, materialsciencisto, kiu gvidis la disvolvon de la nova sistemo. Formiato havas kelkajn avantaĝojn super hidrogeno, rimarkigis Li Ju. Ĝi estas pli sekura kaj ne postulas altpreman stokadon.
Esploristoj ĉe MIT kreis fuelpilon por testi formiaton, kiun ili produktas el karbondioksido. Unue, ili miksis la salon kun akvo. La miksaĵo poste estis enmetita en fuelpilon. Ene de la fuelpilo, la formiato liberigis elektronojn en kemia reakcio. Ĉi tiuj elektronoj fluis de la negativa elektrodo de la fuelpilo al la pozitiva elektrodo, kompletigante elektran cirkviton. Ĉi tiuj fluantaj elektronoj — elektra kurento — ĉeestis dum 200 horoj dum la eksperimento.
Zhen Zhang, materialsciencisto laboranta kun Li ĉe MIT, estas optimisma, ke lia teamo povos skali la novan teknologion ene de jardeko.
La esplorteamo de MIT uzis kemian metodon por konverti karbondioksidon en ŝlosilan ingrediencon por fuelproduktado. Unue, ili eksponis ĝin al tre alkala solvaĵo. Ili elektis natrian hidroksidon (NaOH), ofte konatan kiel lesivo. Ĉi tio ekigas kemian reakcion, kiu produktas natrian bikarbonaton (NaHCO3), pli bone konatan kiel natria bikarbonato.
Poste ili ŝaltis la elektron. La elektra kurento ekigis novan kemian reakcion, kiu disigis ĉiun oksigenatomon en la natria bikarbonato, lasante post si natrian formiaton (NaCHO2). Ilia sistemo konvertis preskaŭ la tutan karbonon en CO2 — pli ol 96 procentoj — en ĉi tiun salon.
La energio bezonata por forigi la oksigenon estas stokita en la kemiaj ligoj de formiato. Profesoro Li rimarkigis, ke formiato povas stoki ĉi tiun energion dum jardekoj sen perdi potencialan energion. Ĝi tiam generas elektron kiam ĝi pasas tra fuelpilo. Se la elektro uzata por produkti formiaton venas de suna, venta aŭ akvoelektra energio, la elektro generita de la fuelpilo estos pura energifonto.
Por plivastigi la novan teknologion, Lee diris, "ni bezonas trovi riĉajn geologiajn resursojn de lesivo." Li studis specon de roko nomatan alkala bazalto (AL-kuh-lye buh-SALT). Kiam miksitaj kun akvo, ĉi tiuj rokoj transformiĝas en lesivon.
Farzan Kazemifar estas inĝeniero ĉe la Ŝtata Universitato San Jose en Kalifornio. Lia esplorado fokusiĝas al la stokado de karbondioksido en subteraj salformacioj. Forigi karbondioksidon el la aero ĉiam estis malfacila kaj tial multekosta, li diras. Do estas profite konverti CO2 en uzeblajn produktojn kiel formiato. La kosto de la produkto povas kompensi la produktokoston.
Multe da esplorado okazis pri kaptado de karbondioksido el la aero. Ekzemple, teamo de sciencistoj ĉe la Universitato Lehigh ĵus priskribis alian metodon por filtri karbondioksidon el la aero kaj konverti ĝin en natron. Aliaj esplorgrupoj stokas CO2 en specialaj rokoj, konvertante ĝin en solidan karbonon, kiu poste povas esti prilaborita en etanolon, alkoholan fuelon. La plej multaj el ĉi tiuj projektoj estas malgrandskalaj kaj ankoraŭ ne havis signifan efikon al reduktado de altaj niveloj de karbondioksido en la aero.
Ĉi tiu bildo montras domon, kiu funkcias per karbondioksido. La aparato montrita ĉi tie konvertas karbondioksidon (la molekulojn en la ruĝaj kaj blankaj vezikoj) en salon nomatan formiato (la bluaj, ruĝaj, blankaj kaj nigraj vezikoj). Ĉi tiu salo povas esti uzata en fuelpilo por generi elektron.
Kazemifar diris, ke nia plej bona elekto estas "unue redukti forcejgasajn emisiojn". Unu maniero fari tion estas anstataŭigi fosiliajn brulaĵojn per renovigeblaj energifontoj kiel vento aŭ suno. Ĉi tio estas parto de transiro, kiun sciencistoj nomas "senkarbonigo". Sed li aldonis, ke haltigi klimatan ŝanĝon postulos multfacetan aliron. Ĉi tiu nova teknologio estas necesa por kapti karbonon en areoj, kiujn malfacilas senkarbonigi, li diris. Prenu ŝtalejojn kaj cementfabrikojn, por nomi du ekzemplojn.
La teamo de MIT ankaŭ vidas avantaĝojn en kombinado de sia nova teknologio kun suna kaj venta energio. Tradiciaj baterioj estas desegnitaj por stoki energion dum semajnoj samtempe. Stoki someran sunlumon en la vintron aŭ pli longe postulas malsaman aliron. "Kun formiata fuelo," diris Lee, vi jam ne estas limigita eĉ al laŭsezona stokado. "Ĝi povus esti generacia."
Eble ĝi ne brilas kiel oro, sed “mi povas lasi 200 tunojn… da formiato al miaj filoj kaj filinoj,” diris Lee, “kiel heredaĵon.”
Alkala: Adjektivo priskribanta kemian substancon, kiu formas hidroksidajn jonojn (OH-) en solvaĵo. Ĉi tiuj solvaĵoj ankaŭ nomiĝas alkalaj (kontraste al acidaj) kaj havas pH pli grandan ol 7.
Grundakvo: Rokformacio kapabla teni subterajn rezervujojn de akvo. La termino ankaŭ validas por subteraj basenoj.
Bazalto: Nigra vulkana roko kutime tre densa (krom se vulkana erupcio lasis grandajn gasajn areojn en ĝi).
ligo: (en kemio) duonpermanenta ligo inter atomoj (aŭ grupoj de atomoj) en molekulo. Ĝi formiĝas per allogaj fortoj inter la partoprenantaj atomoj. Post kiam la ligoj formiĝas, la atomoj funkcias kiel unuo. Por apartigi la konsistigajn atomojn, energio en la formo de varmo aŭ alia radiado devas esti provizita al la molekuloj.
Karbono: Kemia elemento, kiu estas la fizika bazo de ĉia vivo sur la Tero. Karbono ekzistas libere en la formo de grafito kaj diamanto. Ĝi estas grava komponanto de karbo, kalkŝtono kaj nafto, kaj kapablas kemie mem-asociiĝi por formi vastan gamon da molekuloj de kemia, biologia kaj komerca valoro. (En klimata esplorado) La termino karbono estas foje uzata preskaŭ interŝanĝeble kun karbondioksido por rilati al la ebla efiko, kiun ago, produkto, politiko aŭ procezo povas havi sur la longdaŭra varmiĝo de la atmosfero.
Karbondioksido: (aŭ CO2) estas senkolora, senodora gaso produktita de ĉiuj bestoj kiam la oksigeno, kiun ili enspiras, reagas kun la karbonriĉa manĝaĵo, kiun ili manĝas. Karbondioksido ankaŭ liberiĝas kiam organika materio, inkluzive de fosiliaj brulaĵoj kiel nafto aŭ tergaso, estas bruligita. Karbondioksido estas forceja gaso, kiu kaptas varmon en la tera atmosfero. Plantoj konvertas karbondioksidon en oksigenon per fotosintezo kaj uzas ĉi tiun procezon por fari sian propran manĝaĵon.
Cemento: Ligilo uzata por teni du materialojn kune, igante ilin malmoliĝi en solidon, aŭ dika gluo uzata por teni du materialojn kune. (Konstruado) Fajne muelita materialo uzata por ligi sablon aŭ dispremitan rokon kune por formi betonon. Cemento kutime estas farita kiel pulvoro. Sed post kiam ĝi malsekiĝas, ĝi fariĝas ŝlima suspensiaĵo, kiu malmoliĝas kiam ĝi sekiĝas.
Kemia: Substanco konsistanta el du aŭ pli da atomoj kombinitaj (ligitaj) en fiksa proporcio kaj strukturo. Ekzemple, akvo estas kemia substanco konsistanta el du hidrogenaj atomoj ligitaj al unu oksigenatomo. Ĝia kemia formulo estas H₂O. "Kemia" ankaŭ povas esti uzata kiel adjektivo por priskribi la ecojn de substanco, kiuj rezultas el diversaj reakcioj inter malsamaj kombinaĵoj.
Kemia ligo: Forto de altiro inter atomoj, kiu estas sufiĉe forta por igi la ligitajn elementojn funkcii kiel unuo. Iuj altiroj estas malfortaj, aliaj estas fortaj. Ĉiuj ligoj ŝajnas konekti atomojn per kunhavigo (aŭ provado kunhavigi) elektronojn.
Kemia reakcio: Proceso implikanta rearanĝon de la molekuloj aŭ strukturoj de substanco anstataŭ ŝanĝon de fizika formo (ekz., de solido al gaso).
Kemio: la branĉo de scienco, kiu studas la konsiston, strukturon, ecojn kaj interagojn de substancoj. Sciencistoj uzas ĉi tiun scion por studi nekonatajn substancojn, por reprodukti utilajn substancojn en grandaj kvantoj, aŭ por desegni kaj krei novajn utilajn substancojn. (de kemiaj kombinaĵoj) Kemio ankaŭ rilatas al la formulo de kombinaĵo, la metodo per kiu ĝi estas preparata, aŭ iuj el ĝiaj ecoj. Homoj, kiuj laboras en ĉi tiu kampo, nomiĝas kemiistoj. (en la sociaj sciencoj) la kapablo de homoj kunlabori, interkonsenti kaj ĝui la reciprokan kompanion.
Klimata ŝanĝo: Signifa, longdaŭra ŝanĝo en la klimato de la Tero. Ĉi tio povas okazi nature aŭ kiel rezulto de homaj aktivecoj, inkluzive de bruligado de fosiliaj brulaĵoj kaj senarbarigo.
Senkarbonigo: rilatas al la intenca transiro for de poluantaj teknologioj, agadoj kaj energifontoj, kiuj elsendas karbonbazitajn forcejajn gasojn, kiel ekzemple karbondioksidon kaj metanon, en la atmosferon. La celo estas redukti la kvanton de karbongasoj, kiuj kontribuas al klimata ŝanĝo.
Elektro: La fluo de elektra ŝargo, kutime rezultanta el la movado de negative ŝargitaj partikloj nomataj elektronoj.
elektrono: negative ŝargita partiklo kiu kutime orbitas la eksteran regionon de atomo; ĝi ankaŭ estas la portanto de elektro en solidoj.
Inĝeniero: Iu, kiu uzas sciencon kaj matematikon por solvi problemojn. Kiam uzata kiel verbo, la vorto inĝeniero rilatas al la dizajnado de aparato, materialo aŭ procezo por solvi problemon aŭ nekontentigitan bezonon.
Etanolo: Alkoholo, ankaŭ nomata etila alkoholo, kiu estas la bazo por alkoholaĵoj kiel biero, vino kaj spiritoj. Ĝi ankaŭ estas uzata kiel solvilo kaj fuelo (ekzemple, ofte miksita kun benzino).
Filtrilo: (n.) Io, kio permesas al iuj materialoj pasi kaj al aliaj pasi, depende de ilia grandeco aŭ aliaj karakterizaĵoj. (v.) La procezo de selektado de certaj substancoj surbaze de ecoj kiel grandeco, denseco, ŝargo, ktp. (en fiziko) Ekrano, plato aŭ tavolo de substanco, kiu absorbas lumon aŭ alian radiadon aŭ selekteme malhelpas iujn el siaj komponantoj pasi.
Formato: Ĝenerala termino por saloj aŭ esteroj de formika acido, oksidigita formo de grasacido. (Estero estas karbonbazita kombinaĵo formita per anstataŭigo de la hidrogenaj atomoj de certaj acidoj per certaj specoj de organikaj grupoj. Multaj grasoj kaj esencaj oleoj estas nature okazantaj esteroj de grasacidoj.)
Fosilia brulaĵo: Ĉia brulaĵo, kiel ekzemple karbo, nafto (kruda nafto) aŭ tergaso, kiu formiĝis dum milionoj da jaroj ene de la Tero el la putriĝantaj restaĵoj de bakterioj, plantoj aŭ bestoj.
Brulaĵo: Ĉiu substanco, kiu liberigas energion per kontrolita kemia aŭ nuklea reakcio. Fosiliaj brulaĵoj (karbo, tergaso kaj nafto) estas oftaj brulaĵoj, kiuj liberigas energion per kemiaj reakcioj kiam varmigitaj (kutime ĝis la punkto de brulado).
Brulpilo: Aparato kiu konvertas kemian energion en elektran energion. La plej ofta brulaĵo estas hidrogeno, kies sola kromprodukto estas akvovaporo.
Geologio: Adjektivo priskribanta ĉion rilatan al la fizika strukturo de la Tero, ĝiaj materialoj, historio kaj la procezoj okazantaj sur ĝi. Homoj, kiuj laboras en ĉi tiu fako, nomiĝas geologoj.
Tutmonda varmiĝo: Laŭgrada plialtiĝo de la ĝenerala temperaturo de la tera atmosfero pro la forceja efiko. La efikon kaŭzas kreskantaj niveloj de karbondioksido, klorofluorokarbonoj kaj aliaj gasoj en la aero, multaj el kiuj estas elsenditaj de homaj aktivecoj.
Hidrogeno: La plej malpeza elemento en la universo. Kiel gaso, ĝi estas senkolora, senodora kaj ekstreme flamiĝema. Ĝi estas komponanto de multaj brulaĵoj, grasoj kaj la kemiaĵoj, kiuj konsistigas vivantan histon. Ĝi konsistas el protono (la nukleo) kaj elektrono orbitanta ĝin.
Novigado: (v. novkrei; adj. novkrei) Adapto aŭ plibonigo de ekzistanta ideo, procezo aŭ produkto por igi ĝin pli nova, pli inteligenta, pli efika aŭ pli utila.
Lesivo: La ĝenerala nomo por solvaĵo de natria hidroksido (NaOH). Lesivo ofte miksiĝas kun vegetalaj oleoj aŭ bestaj grasoj kaj aliaj ingrediencoj por fari stangosapon.
Materialsciencisto: Esploristo, kiu studas la rilaton inter la atoma kaj molekula strukturo de materialo kaj ĝiaj ĝeneralaj ecoj. Materialsciencistoj povas disvolvi novajn materialojn aŭ analizi ekzistantajn. Analizi la ĝeneralajn ecojn de materialo, kiel denseco, forto kaj fandopunkto, povas helpi inĝenierojn kaj aliajn esploristojn elekti la plej bonajn materialojn por novaj aplikoj.
Molekulo: Grupo de elektre neŭtralaj atomoj, kiu reprezentas la plej malgrandan eblan kvanton de kemia kombinaĵo. Molekuloj povas konsisti el unu tipo de atomo aŭ malsamaj tipoj de atomoj. Ekzemple, la oksigeno en aero konsistas el du oksigenatomoj (O2), kaj akvo konsistas el du hidrogenatomoj kaj unu oksigenatomo (H2O).
Poluaĵo: Substanco kiu poluas ion, kiel ekzemple aeron, akvon, homojn aŭ manĝaĵojn. Iuj poluaĵoj estas kemiaĵoj, kiel ekzemple pesticidoj. Aliaj poluaĵoj povas esti radiado, inkluzive de troa varmo aŭ lumo. Eĉ fiherboj kaj aliaj enpenetraj specioj povas esti konsiderataj formo de biomalpuriĝo.
Potenca: Adjektivo kiu rilatas al io tre forta aŭ potenca (kiel ekzemple ĝermo, veneno, medikamento aŭ acido).
Renovigebla: Adjektivo rilatanta al rimedo, kiu povas esti anstataŭigita senfine (kiel ekzemple akvo, verdaj plantoj, sunlumo kaj vento). Ĉi tio kontrastas kun nerenovigeblaj rimedoj, kiuj havas limigitan provizon kaj povas esti efike malplenigitaj. Nerenovigeblaj rimedoj inkluzivas petrolon (kaj aliajn fosiliajn brulaĵojn) aŭ relative maloftajn elementojn kaj mineralojn.