Новітні досягнення сучасної хімії

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Вступ

Хімія постійно розвивається як наука. І не тільки в теоретичному аспекті. На нинішньому рівні розвитку людства хімічні відкриття придбали величезне практичне значення в найрізноманітніших сферах людської діяльності. Саме тому інновації в хімічній галузі часто виступають не ізольовано, а співвідносяться з іншими науками, іншими областями знань і практичними сферами: фізикою, біологією, екологією, утилізацією відходів, альтернативною енергетикою. У цих областях відкриття в галузі хімії зазвичай реалізуються, отримують своє практичне застосування.

Дана робота включає в себе побіжний огляд найцікавіших відкриттів в хімічній галузі (виступає в нерозривному зв'язку з іншими) за 2004-2007 роки. Вона дає певне уявлення про широке поле для досліджень з хімії для вчених світу, в тому числі Росії та Білорусі, а також показані, наскільки важливі інновації в цій області і наскільки різноманітні сфери їх застосування.

Знайдена управа на пластикову напасти

Хіміки з Російського хіміко-технологічного університету імені Менделєєва придумали, як переробляти суміш всіляких пластмасових пляшок, навіть якщо вони зроблені з різних полімерів. Куди діваються всі ті численні пляшки, банки, контейнери й інша полімерна тара, які сьогодні в надлишку можна бачити в кіосках, магазинах, та й на власній кухні, які люди використовують і викидають щодня? Питання це швидше екологічної спрямованості - адже ресурси природи небезмежні. Спалювати або закопувати полімерну тару шкідливо, та й просто немислимо - землі не вистачить. Деякі скептики стверджують, що день, коли російська земля буде являти собою рівномірну суміш грунту і пластикових пляшок, аж ніяк не далекий. Переробляти ж використану тару вельми нелегко. Ось як розповідає про цей процес кандидат хімічних наук Станіслав Єрмаков з факультету хімічної технології полімерів РХТУ ім. Д.І. Менделєєва: "Спочатку тару збирають і сортують на полігоні, наприклад, біля Люберець. Потім її пресують у тюки вагою в тонну і відправляють на млин-дробарку. Отриману суміш пластівців вивалюють у водяну ванну - тут змивають етикетки і видаляють залишки клею. Потім пластівці по можливості поділяють на полімери різних видів. Інші полімерні фракції легше води, вони спливають на поверхню і таким чином відокремлюються від більш важких полімерів. Далі - ще простіше. На спеціальному барабані пластівці суміші полімерів фільтрують, висушують, затарюють у величезні мішки і відправляють на склад . Тепер полімери чекають головні перетворення - хімічна переробка в реакційному екструдері. А ось тут і виникає головна проблема - як переробити суміш різних полімерів. Справа в тому, що поліетилен, поліефір, поліетилентерефталат та інші полімери, поміщені в реактор і нагріті до температури їх переробки , часто викликають взаємний розкладання один одного. Тут позначається обмежена сумісність полімерів різної хімічної природи ". Для того щоб уникнути цих неприємних явищ, хіміки з університету і придумали робити органічні добавки в суміш. Призначення такої рятівної добавки (це оксазоліни карбонових кислот) - придушувати розкладання основного ланцюга або кінців молекули, так само як і сам по собі розпад полімеру, викликаний надмірним нагріванням. Добавки можуть бути різними - залежно від того, які полімери потрібно переробити і до якої температури їх потрібно нагріти в реакторі.

- На виході виявляються полімерні композиційні матеріали, які мають підвищену механічну і ударну стійкість і майже не вбирають воду, - пояснює Станіслав Єрмаков. - Тому з них можна робити корпусу фільтрів, мембран, апаратури водопідготовки та інші вироби, які працюють при підвищених температурі і вологості. Сьогодні ми працюємо над створенням апарату реакційної екструзії для переробки полімерів та їх відходів незалежно від складу і хімічної природи їх компонентів.

Російські вчені синтезували новий наповнювач для гум і полімерів

Російські вчені синтезували, так звані квазікристали, в яких атоми заліза, міді і алюмінію розташовані в строгому, але забороненому для звичайних кристалів порядку. Дослідивши властивості цих речовин, хіміки знайшли для них область застосування. Композити на основі гум і полімерів з добавками цих з'єднань будуть володіти, на думку авторів, унікальними властивостями. З одного боку, вони виключно тверді твердіше найтвердіших легованих сталей, майже як алмаз. А з іншого - у них дуже низький коефіцієнт тертя, трохи більше, ніж у сверхскользкого фторопласта, і набагато менше, ніж у будь-якого металу. І хімічна стійкість у них теж дуже висока майже як у кераміки. Квазикристаллические сплави автори пропонують отримувати методом так званого механо-хімічного синтезу в спеціальних млинах, в яких порошки вихідних металів дроблять з такою силою і до тих пір, поки метали не перемішається на атомарному рівні і не вийде сплав. А щоб закріпити успіх, отриманий порошок потрібно ще отжечь прогріти деякий час при високій температурі. Дані матеріали перспективні наповнювачі для різних гумових і пластикових ущільнювачів. Матеріал буде служити довше і зможе витримати великі навантаження. Зносостійкість при цьому може збільшитися в десятки разів.

Замість вихлопних газів - чиста вода

Альтернативна енергетика. Замість громіздких газових балонів і звичних батарей - батареї, створені з використанням нанотехнологій. Що стоїть за цим терміном, який став надпопулярним, продемонстрували вчені з Інституту фізичної хімії та електрохімії. Замість вихлопних газів автомобілів - чиста вода. І це вже не фантастика, а всього лише питання часу, кажуть вчені. Експериментальні машини з двигунами на водневому паливі вже не один рік їздять вулицями. Але у серійне виробництво такі чудеса техніки запускати нерентабельно. Газові балони з воднем досить громіздкі і небезпечні - у разі пошкодження можуть вибухнути. Рішення пропонують учені Інституту фізичної хімії та електрохімії імені Фрумкіна. Вони вважають, що потрібно виробляти водень прямо в двигуні. Технологія дуже проста. У спеціальну ємність подається паливо, формулу якого вчені вже розробили, і кисень. Коли ці речовини стикаються зі спеціальним каталізатором, утворюється водень. Залежно від розмірів паливного елемента буде змінюватися і кількість енергії. Її вистачить навіть для самого потужного авто. "Зараз нові технології націлені на те, щоб не проводити багато відходів, абсолютно йти від відходів, працювати на оборотних процесах, не створювати ті труднощі, які є зараз у нашій техніці", - зазначив Аслан Цівадзе, директор Інституту фізичної хімії та електрохімії імені А . Н. Фрумкіна, академік РАН, професор. Зараз процеси утворення водню вчені тестують у лабораторії. У енерговодородних картриджах для автомобілів і інших механізмів буде те ж саме, але тільки в мініатюрі. "Створювані нами картриджі, по-перше, будуть портативними - розміром з мобільний телефон, або трохи більше, можуть бути використані як самостійні джерела водню, або як паливний елемент для джерел струму", - розповідає Андрій Дорохов, співробітник лабораторії фізико-хімічних проблем Інституту фізичної хімії та електрохімії імені А.Н. Фрумкіна. Найголовніше досягнення московських вчених - каталізатор, завдяки якому утворюється водень. Його розробили із застосуванням нанотехнологій. Потрібне речовина буквально зібрали по атомам, як будівельники збирають будинок з цегли. Займаються цим молоді вчені та аспіранти. Виходять нові прилади з величезним потенціалом.

Енергія в них не йде в повітря, швидше з повітря вона і створюється. "Перспективність паливних елементів висока в силу того, що вони мають високий коефіцієнт корисної дії", - говорить Олексій Кузов, співробітник лабораторії електрокаталіза і паливних елементів Інституту фізичної хімії та електрохімії імені А.Н. Фрумкіна. Подібним чином, з'єднуючи один з одним атоми, вчені інституту придумали, як удосконалити літієвий акумулятор мобільного телефону. Ємність нового - у кілька разів більше, ніж у відомих нам аналогів. Нанотехнології - наше майбутнє, кажуть люди науки. З ними погоджуються - держава виділяє на розвиток цієї галузі чималі гроші, а великі компанії вже укладають контракти з вченими на перспективні розробки.

Замість палива - солона вода

Хіміки з Пенсильванського державного університету (Pennsylvania State University) підтвердили, що інженеру Джону Канзіус (John Kanzius) дійсно вдалося створити апарат, що дозволяє спалювати солону воду. Доктор Растум Рой (Rustum Roy), відомий фахівець з наук про матеріали, високо оцінив винахід Канзіуса і назвав його «найзначнішим відкриттям у науці про воду за останні сто років>. В апараті Канзіуса вода піддається впливу радіохвиль, які послабляють зв'язки між її компонентами і вивільняють водень. При наявності іскри водень запалюється й горить рівним полум'ям, температура якого, як показують експерименти, може перевищувати 1600 градусів Цельсія. Канзіус підкреслює, що процес вивільнення водню не є формою електролізу, має місце інше явище. Воду не треба піддавати ніякої спеціальному очищенню, годиться будь-яка солона вода (хоча різна солоність і різні додатково розчинені речовини впливають на температуру і забарвлення полум'я), у тому числі взята безпосередньо з моря. Якщо експерименти підтвердять, що апарат Канзіуса енергетично вигідний (одержана енергія перевищує енергію, затрачену на генерацію радіохвиль) і може використовуватися для приведення в дію досить важкої техніки, наприклад, автомобілів, то це відкриває великі перспективи перед паливною галуззю. Солона вода доступна майже в будь-якому регіоні Землі практично в необмеженій кількості, для навколишнього середовища апарат нешкідливий: відходом виробництва є знову ж вода. Канзіус зробив своє відкриття випадково. Шестідесятітрехлетній пенсіонер прагнув (і продовжує прагнути) знайти альтернативу хіміотерапії: спосіб знищувати ракові клітини за допомогою радіохвиль. Коли він показував дію свого апарата колегам, хтось помітив осад на дні пробірки й порадив спробувати застосувати апарат для опріснення води. Канзіус пішов раді, і в ході експерименту вода несподівано спалахнула від випадкової іскри. Канзіус вже подав заявку на патент: використання солоної води як альтернативного палива.

Паливо з фруктів

Американські вчені стверджують, що з цукру, який міститься у фруктах, можна одержувати новий вид палива. За словами дослідників, це паливо з низьким вмістом вуглецю має набагато більше переваг, ніж етанол. Відкриття було зроблено командою фахівців з Університету Вісконсіна в Медісоні, повідомляє BBC News. Паливо з фруктози, назване діметілфураном, здатне зберігати на 40% більше енергії, ніж етанол. Крім того, воно менш летюча і не так швидко випаровується. Як відзначають винахідники, фруктозу можна одержувати напряму з фруктів і рослин або ж добувати її з глюкози. Тепер вчені мають провести ряд досліджень, щоб з'ясувати, як нове паливо впливає на навколишнє середовище. Одночасно з відкриттям американських фахівців британські вчені заявили, що існуючі сьогодні технології дозволяють виробляти біологічне паливо не тільки з пальмового масла, а й з ряду інших матеріалів, включаючи деревину, бур'яни і навіть пластикові пакети. На думку експертів, в найближчі шість років близько 30% споживаного у Великобританії дизельного палива доведеться на паливо, отримане з цих джерел. І в Сполучених Штатах, і в Європі політики розглядають біопаливо як спосіб скоротити викиди вуглекислого газу в атмосферу і зменшити залежність від імпортованої нафти. Проте критики вважають, що через біологічного палива, одержуваного з зернових, злетять ціни на продукти харчування. На їхню думку, можливість виробляти дизельне паливо з пальмового масла або етанол з кукурудзи примушує фермерів переходити на вирощування тільки цих культур. Джеремі Томкінсон з британського Національного центру з нехарчових культурам упевнений, що наступне покоління біопалива буде придатне не тільки для автомобілів. Можливо, хімікати, створені на основі рослин, будуть використовуватися в хімічній індустрії, а літаки будуть заправлятися біодизелем. Але зараз основною перешкодою є дорожнеча процесу вироблення біопалива. Так, будівництво нових виробничих потужностей обійдеться в десять разів дорожче, ніж знадобилося на зведення існуючих підприємств з отримання біологічного палива.

Німецькі вчені розробили технологію виробництва дизпалива з пластикових відходів

Німецька компанія Clyvia Technology GmbH розробила технологію, яка дозволяє перетворювати відходи масел і пластика, наприклад, поліетилен і поліпропілен, в мінеральне паливо. Завдяки цьому буде частково вирішена не тільки енергетична проблема, а й проблема ліквідації відходів. Про це повідомляє "Прайм-ТАСС". Процес, розроблений компанією Clyvia, дозволяє переробити невикористовуване потенційну сировину, близько 11.6 млн. тонн відходів з великим вмістом пластику, у високоякісні горючі і паливні матеріали. Інноваційна технологія заснована на процесі фракціонованої деполімеризації, який схожий на крекінг сирої нафти. При температурі 400 градусів Цельсія (яка набагато нижче тієї температури, що використовується при звичайному крекінг-процесі, такому як піроліз) довгі вуглеводневі ланцюжка піддаються поділу, потім випаровуються й осаджуються в конденсаторі у вигляді дизельного палива. Планується, що технологія зацікавить як приватні, так і державні компанії, що надають послуги з ліквідації відходів, а також промислові та комерційні підприємства. Новий метод також дуже добре поєднується з ідеєю захисту навколишнього середовища. Планується, що завдяки інноваційній технології, дизельне і пічне паливо стане значно дешевше ніж те, яке всі зараз купують на АЗС або беруть для опалювальних систем. З тих пір, як ціна на барель сирої нафти перевищила позначку 30 дол, ціна на дизельне паливо, вироблене з відходів, стала вигідніше ціни на продукти переробки нафти. І це конкурентна перевага зростає з підвищенням ціни на сиру нафту.

«Самозажівляющійся» полімер

Американські вчені з Університету штату Іллінойс створили новий полімер, здатний до самовідновлення пошкоджених ділянок поверхні.

Дослідження в області розробки "самозажівляющіхся" матеріалів ведуться досить давно. Зокрема, вже існують полімери, в структуру яких впроваджені спеціальні капсули з відновлюючим речовиною. Однак у подібних полімерів є істотний недолік. Справа в тому, що після розриву капсули повторне відновлення тієї ж ділянки стає неможливим. Фахівцям з університету Ілінойса вдалося вирішити дану проблему.

Як повідомляє RSC.org, вчені пропонують впроваджувати в структуру матеріалу мережа мікроканалів, за якими відновлює речовина може доставлятися в будь-яку точку поверхні. В якості такого речовини використовується мономерний дициклопентадієн з низькою в'язкістю. Зовнішнє покриття полімеру містить каталізатор - бензілідін-біс (тріціклогексілфосфін) діхлорорутеній.

При появі пошкодження на поверхні відновлює речовина через мережу "капілярів" доставляється до потрібної ділянки, де вступає у взаємодію з каталізатором. В результаті ініціюється реакція полімеризації, в процесі якої на поверхні полімеру через деякий час з'являється якась подоба рубця, який закриває тріщину. При повторному пошкодженні тієї ж ділянки весь процес самовідновлення повторюється заново.

Не виключено, що в перспективі технологія, запропонована американськими дослідниками, знайде найширше застосування. Матеріали, здатні до самовідновлення, можуть бути затребувані в аерокосмічній і військовій галузях, медицині, сфері біоінженерії і так далі. Втім, про можливі терміни комерціалізації розробленої методики співробітники Іллінойського університету поки замовчують.

«Їстівний» пластик

Остання розробка красноярських вчених ще не вийшла з лабораторії, але, за деякими прогнозами, через півстоліття екологи зможуть викреслити з «чорного списку» популярний пакувальний матеріал.

За словами фахівців, пластик цілком їстівний. Експериментальний полімер швидко розкладається на безпечні для людини і навколишнього середовища речовини. Винахід красноярських вчених може вирішити проблему тривалого - понад 300 років розкладання пластику в природі. Так званий <біопластатан> вирощують в лабораторії Інституту біофізики.

Синтезується матеріал має найкращі властивості полімерів: міцність, легкість і термоплавкого. І при цьому, за словами дослідників, речовина позбавлено головного недоліку неорганічного пластику: на відміну від них, біополімери швидко руйнуються. Співробітник лабораторії: <Візьмемо для прикладу один тип полімеру. Він розкладається протягом 25 діб. Іншими словами, знадобиться менше місяця, щоб це не стало цієї речовини>.

Красноярські біофізики навчилися вирощувати біопластатан з глюкози, газу, бурого вугілля і побутових відходів. Бактеріям створюють спеціальні умови для синтезу речовини, схожої за своїми властивості на звичайний пластик. Урожай знімають раз на добу. З 5 літрів спеціального розчину виходить 100 грамів матеріалу. Можливості новинки практично безмежні. Продукти, загорнуті в біополімерних плівку, зберігаються довше. Крім того, бутерброди можна їсти, не знімаючи упаковку. Плівка хоч і несмачна, але цілком їстівна. За словами дослідників, біополімери мають велике майбутнє в області медицини. За допомогою цього матеріалу можна відновлювати кісткову тканину, робити судини і хірургічну нитку.

Володимир Плотніков, провідний інженер лабораторії Інституту біофізики сибірського відділення РАН: <Справа в тому, що звичайна хірургічна нитка десь через 7 днів розсмоктується в тканини. Однак за тиждень тканина не завжди встигає зростися. А наша нитка може служити більш тривалий час ». Поки що отримується в лабораторних умовах біополімер раз в 5 дорожче штучних пластиків, і це відлякує підприємців. З цієї причини досвідчена лінія з виробництва біопластатана в Краноярске простоює. Але вчені сподіваються, що їхні винаходи рано чи пізно оцінять по достоїнству. Зараз біотехнологія бурхливо розвивається у всьому світі. Фахівці кажуть, через 50 років біологічний пластик повністю замінить штучний.

«Скляна» сталь

Вчені з Окриджської лабораторії винайшли новий, незвичайний тип сталі, більше схожий на скло, ніж на метал. Цей матеріал незвично готується, а його розробники сподіваються використовувати його для створення медичних імплантатів або більш легких літаків. У звичайних металах атоми розташовані в певному, кристалічному порядку, в аморфних твердих речовинах, наприклад, склі, атоми розміщуються хаотично; тут вони нагадують атоми в рідині, за винятком того, що більш-менш зафіксовані на місці. Метали з такою хаотичною структурою, як правило, твердіше і міцніше своїх кристалічних побратимів, тому вони дуже привабливі для інженерів. Однак, як правило, аморфні метали дуже дорогі. Існуючі на ринку варіанти складаються переважно з цирконію та паладію. Аморфна версія сталі, зроблена на основі заліза, могла б значно знизити ціну - за розрахунками авторів нового винаходу приблизно з 0 до за кілограм. Це все одно значно дорожче звичайної сталі, тому навряд чи її почнуть найближчим часом будуть використані для металоконструкцій. Однак вона може знайти застосування при виготовленні спеціальних міцних покриттів для промислових верстатів, спортивного інвентарю типу тенісних ракеток і ключок для гольфу і міцних медичних ендопротезів. Аморфну ​​сталь виготовляли і раніше, але тільки в маленьких кількостях. При спробах отримати з цієї сталі блоки з довжиною сторін більше 4 мм, відбувалася кристалізація частини сплаву, в результаті зменшувалася його твердість і міцність. Чжао Пін Лю і його колеги знайшли спосіб позбавитися від цієї проблеми. Ключем виявилася правильна суміш добавок до заліза. Сталь складається в основному із заліза з невеликою кількістю вуглецю, але в більшість виробленої сталі додаються також маленькі кількості інших елементів, наприклад, хрому, що міститься в нержавіючої сталі. Дослідники отримали суміш заліза з хромом, марганцем, молібденом, вуглецем, бором і ітрієм. Сплави, що містять близько 1.5% ітрію, залишаються в розплавленому стані при значно нижчій температурі, що сприяє збереженню аморфної структури при твердінні металу. Крім того, ітрій стримує зростання кристалів карбіду заліза, які інакше з'являються при охолодженні сплаву і сприяють загальної кристалізації сталі. Поки група Лю отримала бруски шириною 12 мм (межа в лабораторних умовах), але дослідники вважають, що вони можуть бути набагато більше. У аморфної сталі є і ще одне привабливе властивість - вона притягується до магніту тільки при дуже низьких температурах. Вчені очікують, що такий немагнітящейся сталлю зацікавляться військові.

У Хібінах знайшли мінерал, який поглинає радіацію (Мурманська область) У Хибинских горах в липні вчені Російської академії наук знайшли раніше не відомий мінерал, який поглинає радіацію. На сьогоднішній день цей мінерал ще не зареєстрований, відповідного йому елемента немає і в таблиці Менделєєва. За попередніми даними, він має властивість захоплювати радіоактивні елементи. На думку вченого, новий мінерал може допомогти утилізувати радіоактивні відходи від атомних підводних човнів. Єдиний мінус відкритого мінералу - він нестабільний, легко вступає в хімічну реакцію з радіоактивними речовинами. Після з'єднання виходить нерадіоактивних порода, яка не представляє шкоди для людини і може зберігатися як завгодно довго.

Як з'ясували дослідники, один кілограм відкритого нещодавно мінералу може нейтралізувати більше півкілограма якогось радіоактивної речовини або, наприклад, ядерних відходів, які утворюються у відпрацьованих ядерних реакторах. Властивості знахідки ще остаточно не описані. Цим і займуться в найближчі місяці вчені.

Новий пристрій для розкладання відходів

Ізраїльська компанія EST, створена в 2004 році підприємцем ієхуда Саймоном, розробила пристрій, здатний майже повністю знищувати шкідливі відходи хімічної промисловості, повідомляє Israel21c. Згідно з повідомленням, пристрій розкладає рідкі та газоподібні шкідливі речовини на воду, двоокис вуглецю і матеріали, які піддаються вторинній промисловій переробці. Найважливіше, що весь цей процес відбувається безпосередньо на підприємстві хімічної промисловості, де виникають відходи. Зникає необхідність перевозити ці небезпечні речовини з місце на місце, завжди загрожує небезпекою для навколишнього середовища. Система знищення хімічних відходів, розроблена EST, базується на плазмовій технології. Процес відбувається при температурі від 2,000 до 4,500 градусів Цельсія: при такому нагріванні молекулярні зв'язки хімічних сполук розпадаються, після чого суміш швидко охолоджують і очищають. При цьому, за словами Саймона, знищується 99.99% маси відходів. Винахід вже захищено міжнародним патентом і готова до установки на підприємствах. Працювати вона в змозі безперервно, 24 години на добу. <Хімічні відходи - це величезна проблема, і від неї нікуди не дітися. В одному тільки Ізраїлі проводиться 100-120 тонн отруйних відходів на рік, а в інших країнах ситуація набагато гостріше>, - каже Саймон. - <Досі проблему просто перевозять з місця на місце, сподіваючись, що вона якось розсмокчеться. Однак цього не станеться, а нормативи допустимих викидів хімічних речовин стають все суворіше і суворіше>. Саймон називає свій винахід <хай-теком для хімічної промисловості> і вірить, що його чекає велике майбутнє.

Запропоновано спосіб переробки діоксиду вуглецю за допомогою енергії Сонця

Група вчених з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (США) під керівництвом Кліффорда Кубіака запропонувала новий спосіб конвертування діоксиду вуглецю в монооксид вуглецю і кисень. З цією метою вони створили пристрій, здатний перекладати сонячне випромінювання в електроенергію, яка використовується для розщеплення CO2. Пристрій, запропоноване Кубіаком з колегами, складається з напівпровідника і двох тонких шарів каталізатора. Спочатку напівпровідник захоплює фотони з сонячного випромінювання і, потім, переводить енергію світлового випромінювання в електричну. На останньому етапі електрика подається до нікель містить каталізатору, завдяки чому на його поверхні відбувається розщеплення молекули діоксиду вуглецю на CO і O2. На першому етапі своєї роботи учені з Каліфорнії використовували кремнієві напівпровідники, які не забезпечували достатньої кількості електроенергії для проведення реакції. Відсутня частина енергії подавалася від зовнішнього джерела струму. Тепер вчені мають намір випробувати галий-фосфідний напівпровідник, який володіє кращими характеристиками по поглинанню видимого світла і вдвічі більшою шириною забороненої енергетичної зони в порівняння з кремнієм. Дослідники сподіваються, що вироблюваної їм енергії буде достатньо для проведення реакції без залучення зовнішнього джерела, повідомляє офіційний сайт Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. Раніше, в березні 2007 року з'являлося повідомлення про те, що група вчених з Німеччини також запропонувала спосіб отримання з CO2 монооксиду вуглецю з використанням азотсодержащих каталізаторів. Однак незважаючи на використання механізму подібного з фотосинтезом, у цій науковій роботі отримання енергії для реакції від сонячного випромінювання тільки планується. В обох випадках вчені підкреслювали важливість цих робіт для переробки парникового газу в придатний для нафтохімічного синтезу реагент. Особливу увагу в обох випадках загострювати на можливості отримання з CO рідких вуглеводнів, за допомогою облагородження яких можна отримати товарні палива.

У Білорусі розробили технологію отримання нафти з ТПВ

Технологію виготовлення висококачeствeнной нафти з твердих побутових відходів розробили учeниe Інституту порошкової металургії Національної академії наук Бeларусі. Метод нeсложeн у виконанні і, що особливо важливо, не трeбуeт великих енeргeтічeскіх витрат. Спочатку сміття ізмeльчаeтся. Потім з отриманої маси ізвлeкаeтся надмірна волога, яка при нагрeвe в гeрмeтічном контeйнeрe до 350. 400 градусів за Цельсієм прeобразуeтся в газоподібні вeщeства. Останнім штрихом стає їх конденсація в холодильнику. У підсумку, зі ста кілограмів висушених твердих побутових відходів отримують дeсять "кіло" висококачeствeнной нафти, прeвосходящeй по багатьом параметрам природний аналог. При цьому вихід фракцій склав: двадцять відсотків бензину, тридцять гасу і п'ятдесят мазуту. Таким чином рeшаeтся проблема утилізації твердих побутових відходів (тільки в Мінську eжeгодно утворюється понад два мільйони кубічних метрів ТПВ, для поховання яких використовується болee 90 га землі). Варто зазначити, що виробничий процес триває всього кілька годин, тоді як у природі на получeніe нафти йдуть мільйони років. Екологічно чістоe промишлeнноe виробництво можна організувати і в міській чeртe, що дозволить значітeльно заощадити витрати на вивезення твердих побутових відходів за прeдeли мегаполісу. Сьогодні учeниe працюють над створенням "пілотної" установки. (За інформацією газети "Мінський кур'єр")

Новий крок у захисті пам'яток від корозії

Розвинули ефективний метод захисту від атмосферної корозії металевої поверхні. Ця технологія особливо ідеально підходить для захисту металевих пам'ятників і монументальних споруд, але може бути застосовна і для інших цілей, наприклад, для нанесення захисних покриттів на автомобілі. В атмосфері сучасних міст, особливо великих, зміст агресивних речовин значно зросла. Тому поверхні пам'яток, зроблених з металу, піддаються всезростаючої атмосферної корозії. Існуючі способи захисту металевих монументів вже не є достатньо ефективними і не здатні в необхідній мірі забезпечити довгостроковий захист від корозії, характер якої останнім часом суттєво змінився. Відомо, що в непромислової атмосфері (наприклад, у сільській місцевості) на поверхнях пам'ятників з мідних сплавів протягом 80-120 років повільно наростає так звана "доброякісна" патина, після чого процес її утворення зупиняється. А в атмосфері сучасних великих міст на поверхні мідного сплаву формується "дика", або "злоякісна", патина, яка утворює не щільний шар, а пухкі тріщинуваті шари, що допускають контакт металу з атмосферою, внаслідок чого процес руйнування металу триває. Крім того, вже часто виникають такі види корозії, як "бронзова хвороба" (або "мідна чума"), при яких утворюються основні хлориди міді - запускається ланцюг циклічних реакцій, що включають мідь, кисень і вологу атмосфери, в результаті чого відбувається інтенсивна безперервна корозія , що руйнує авторську поверхню. А при частих перепатінірованіях в реакції утворення нової патини залучається все більше і більше мідь з авторської поверхні, що призводить до все більшого її згладжування, тобто все більшого спотворення авторського рельєфу. Існуючі речовини, так звані інгібітори корозії, які повинні по ідеї гальмувати її розвиток, в реальності не дають належного ефекту. А все тому, що вони швидко змиваються з поверхні металу пам'яток водою атмосферних опадів, руйнуються ультрафіолетовим випромінюванням і іншими факторами, що викликаються впливом зовнішнього середовища. Тому одним з решти двох ефективних методів захисту металевих поверхонь від корозії є процес нанесення на них металевих захисних покриттів або шарів, званих "жертовними". Такий шар захищає поверхню пам'ятника, ізолюючи її від атмосферних впливів, при цьому сам піддається корозії і з часом руйнується. Такі покриття можна наносити різними способами, наприклад гальванопластики. Але все одно залишалася невирішеною інше завдання - як застосувати цей метод нанесення у разі пам'яток великого розміру? Інший продуктивний способом нанесення захисного шару металу, що дозволяє досить ефективно обробляти великі об'єкти, полягає в напиленні металевого порошку, наприклад, шляхом плазмового або газополум'яного напилення. Але при нанесенні покриттів напиленням отримане покриття по своїй структурі є в тій чи іншій мірі пористим. А пористість захисного шару є недоліком, з яким необхідно боротися. Пористість не дозволяє забезпечити отримання покриття, що володіє достатніми захисними властивостями, оскільки таке покриття не запобігає контакту агресивного середовища з об'єктом, що захищається, а крім того, через наявність пір володіє високою питомою поверхнею і відносно швидко руйнується. Новий спосіб захисту металевої поверхні пам'ятників, від впливу атмосферної корозії, що забезпечує більш надійну і довговічного захист, розробили в ТОВ "Інтарсія". Їх технологія заснована на тому, що в процесі напилення на захищає металеву поверхню металевого порошку у вигляді тонкого пористого шару, напилений пористий шар порошку просочують спеціальним інгібітором корозії напилюваного металу. При цьому вже сама пористість напилюваного шару використовується не як недолік, а як позитивний фактор, що дозволяє утримати інгібітор корозії. Інгібітор, потрапляючи в пори шару, надійно утримується в них, що запобігає вплив атмосферних факторів через пори на метал і збільшує довговічність покриття, так як інгібітор завдяки своїм властивостям інгібуючим запобігає інтенсивне руйнування металу пам'ятника і матеріалу покриття, багаторазово зменшуючи швидкість руйнування шару покриття. Кількість інгібітора, що утримується таким шаром, на кілька порядків більше, ніж те, яке можна нанести на поверхню монумента без цього шару. В результаті захищається металева поверхня, зокрема, поверхня пам'ятника, набагато довше буде протистояти атмосферної корозії і термін служби захищається вироби збільшиться. А при покритті даним методом поверхні пам'ятника збільшиться і межреставраціонний період. Товщина шару напилюваного порошку може складати від часток мкм до декількох сотень мкм, наприклад від 0,1 мкм до 900 мкм, але рекомендована розробниками - від 20 до 200 мкм, при оптимальній близько 50 мкм. Товщина шару залежить від розмірів об'єкта (пам'ятки) і пластики авторської поверхні. Чим менше пам'ятник і чим тоншими є деталі зображення, тим меншою є допустима товщина шару, і навпаки. Дисперсність частинок порошку, природно, не повинна перевищувати товщину шару. При цьому частинки порошку мають розміри не більше половини товщини шару, зокрема не більше 25 мкм для шару напиленого порошку товщиною близько 50 мкм. На просочений інгібітором напилений шар порошку легко наноситься додатковий шар матеріалу, що забезпечує бар'єрну захист, наприклад полімерного покриття. Під шаром бар'єрної захисту мається на увазі суцільний шар матеріалу, непроникний для атмосферних впливів і ізолюючий від них захищається. Такий бар'єрний шар забезпечує додатковий захист об'єкту і додаткове підвищення довговічності захисного покриття. Пориста поверхня напиленого шару дуже добре утримує засоби бар'єрної захисту (наприклад, полімерні покриття), що наносяться на її поверхню. Примітно, що напилення порошку захисного шару можна здійснювати будь-яким відомим способом, що дозволяє нанести шар порошку потрібної товщини з необхідною адгезією по всій поверхні або в необхідних місцях. Зазвичай необхідно наносити рівномірний по товщині шар порошку по всій поверхні, однак товщину напилюваного шару також можна і варіювати. Напилення можна здійснити, наприклад, за допомогою таких пристроїв, як плазмотрони, газополум'яні пальники, дугові Металізатори і детонаційному-газові гармати. В ході випробувань на пластинки міді, мідно-олов'яної бронзи і сталі були нанесені захисні шари за новою технологією. Контрольні пластинки покрили традиційними способами захисту від корозії. Потім всі пластинки були піддані циклічному впливу ультрафіолетового випромінювання, негативних і позитивних змінних температур, зрошенню сірчистої кислотою, циклічному впливу сірчистого газу, соляного туману і інших факторів протягом часу, еквівалентного особливо жорсткого (по ГОСТ) впливу атмосфери промислового мегаполісу протягом 17 років. Після закінчення цього терміну було виявлено, що платівки з нанесеним покриттям не змінили свій зовнішній вигляд і не піддалася руйнуванню, в той час як поверхня контрольних зразків була повністю покрита продуктами корозії.

Відходи льнопродуктов захистять водойми

У Всеросійському Науково-дослідному Інституті гідротехніки і меліорації ім.А.Н.Костякова розробили методику комплексного очищення води і грунтів від нафтопродуктів і важких металів на основі суміші висушеного сорбенту і вуглецю лляної вогнища. Ця суміш дозволяє ефективним, економічним і екологічним чином вести очищення, а крім того, при її отриманні утилізуються відходи льнопроізводства і природний сапропель, одержуваний при очищенні водойм. Відомі сорбенти, одержувані з рослинної сировини, зокрема з відходів сільськогосподарського виробництва, на основі рисової лузги, лушпиння гречки, вівса, жита, соняшнику, які надзвичайно ефективні для очищення поверхні грунту від нафтопродуктів, при цьому абсолютно не ефективні для очищення від важких металів. У той же час, сорбенти, ефективні в очищенні від важких металів, абсолютно неефективні щодо нафтопродуктів. Усунути цей казус і розробити сорбент для комплексного очищення води і поверхні грунту від нафтопродуктів і важких металів, вдалося дослідникам Всеросійського Науково-дослідного Інституту гідротехніки і меліорації ім.А.Н.Костякова. Склад їх сорбенту заснований на сапропелю, який містить ще обуглероженную лляну багаття при певному співвідношенні компонентів. Крім підвищення ефективності комплексного очищення води і поверхні грунту від нафтопродуктів і важких металів даний сорбент вирішує дуже важливу задачу утилізації лляної вогнища, яка в льнопроізводстве є надзвичайно летючим і небезпечним для дихальних шляхів відходом і яка навіть при її спалюванні не втрачає своєї летючості, і тільки повне обуглерожіваніе дозволяє "нейтралізувати" її шкідливий вплив. Сирий сапропель володіє високими сорбційними якостями щодо важких металів і органіки, оскільки присутність у ньому гумінових речовин визначає високу ємність катіонного обміну (195 мг-екв/100 г). Але внесення сирого сапропелю в грунт пов'язане з рядом технічних труднощів: складно рівномірно розподілити пастоподібну масу по поверхні грунту, висока вологість сирого сапропелю призводить до перезволоження грунту, а при висиханні він коагулює і утворює на поверхні грунту суцільну кірку. Тому сирої сапропель гранулюють і висушують. При цьому його сорбційна активність різко знижується. Присутність же вуглецю лляної вогнища (20-50%) значно збільшує сорбційну поверхню гранул сорбенту і відповідно його сорбційну активність. Сам же вугілля лляної вогнища проявляє високу сорбційну активність щодо органіки, зокрема нафтопродуктів. Таким чином, новий сорбент для комплексного очищення води і поверхні грунту від нафтопродуктів і важких металів є ефективним, економічним і екологічним сам по собі і, крім того, при його отриманні утилізуються відходи льнопроізводства і природний сапропель, одержуваний при очищенні водойм.

Рисовими відходами будуть мостити дороги

Відходи виробництва рису допомагають японським вченим створювати дорожнє покриття для більш тихих і якісних доріг. Покриті новим способом дороги краще поглинають шум, швидше висихають і менш чутливі до перепадів температур, ніж традиційне дорожнє покриття, стверджують співробітники фірми Minebea з Нагано, Японія. Вони здатні навіть допомагати в управлінні рухом. Покриття містить рисові висівки, які зазвичай відправляються на звалища або на корм худобі. Але якщо їх змішати зі смолами, виходить твердий пружний матеріал, що володіє багатьма цікавими властивостями. Він універсальний, легкий, відрізняється стійкістю до тертя і пористістю. Суміші з рисовими висівками можна додавати до асфальту, щоб отримати надійну дорожню поверхню. Дослідження дають підстави вважати, що «рисовий» асфальт поглинає на 25% більше шуму, ніж багатошарові і асфальтові дороги або поверхні з додаванням скловолокна.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
78.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Новітні досягнення в освоєнні космосу
Досягнення рівня освітнього стандарту при навчанні хімії учнів з погано вираженими пізнавальними
Народження сучасної хімії
Нові наукові напрямки сучасної хімії та їх прикладне використання
Новітні біотехнології
Новітні генні структури та їх аналіз
Новітні технології в банківських послугах
Ринок американської преси новітні процеси
Пережитки кельтського язичництва в новітні часи
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru