;
Кейсы 30 августа 2021

Сжечь плазмой, скормить бактериям, сделать биотопливо: как необычно избавиться от отходов

Далее

Аналог космических плазмотронов для сжигания мусора планируют испытать в России: он будет обезвреживать и утилизировать опасные отходы. Рассказываем, как будет работать установка и о других необычных способах утилизировать мусор.

С помощью чего плазмотрон будет сжигать мусор

Внутри плазмотрона протекает электрический ток, когда это происходит — образуется плазма, ее можно использовать для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально плазмотрон — это генератор или производитель плазмы.

Первые подобные устройства появились в середине ХХ века, когда появились устойчивые в условиях высоких температур материалы, а также увеличилось производство тугоплавких металлов. 

С помощью плазмотрона можно получить сверхвысокие температуры до 150 000 °C. В среднем получают 10 000–30 000 °C, недостижимых при сжигании химического топлива.

Какие бывают виды плазмотронов

  • Дуговые плазмотроны

Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник питания постоянного тока. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычной водой.

  • Высокочастотные плазмотроны

Такие плазмотроны являются безэлектродными: они используют индуктивную или емкостную связь с источником мощности. Так как для прохождения высокочастотной мощности сквозь стенки разрядной камеры, последняя должна быть выполнена из непроводящих материалов, то обычно в таком случае используют кварцевое стекло или керамику.

Поскольку для поддержания безэлектродного разряда не нужно электрического контакта плазмы с электродами, то обычно используют газодинамическую изоляцию стенок от плазменной струи. Так можно избежать их чрезмерного нагрева и остужать конструкцию только с помощью воздуха. 

  • СВЧ-плазмотроны

Плазмотроны это типа сделаны на основе сверхвысокочастотного разряда, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ.

Как работает новая технология для сжигания мусора с плазмотроном

В России испытают технологию сжигания мусора плазмой: так попробуют утилизировать особо опасные отходы. Об этом рассказал генеральный директор исследовательского центра имени Келдыша, входящего в состав Роскосмоса, Владимир Кошлаков.

В центре разработали плазмотроны и сейчас работают над созданием специальной установки, которая позволит обезвреживать и утилизировать агрессивные бытовые отходы повышенной опасности.

Плазмотроны позволяют получать газы, температура которых составляет от 4 до 5 тыс. градусов Цельсия. Как правило, их используют в ракетостроительной индустрии, однако их также можно применить при сжигании мусора.

Кроме того, газы, выделяемые при сгорании, предлагается использовать для вращения турбин плазмотронов. Обычно плазмотрон используют в космической отрасли при моделировании работы ракетных двигателей или входа космических аппаратов в верхние слои атмосферы.

Какими еще необычными способами можно избавиться от мусора

  • Бактерия, перерабатывающая бумажные отходы или пластик

Исследовательская группа во главе с биоинженерной лабораторией Ок-Ридж (ORNL) вырастила бактерию, которая эффективно превращает бумажные отходы в итаконовую кислоту. Ученые использовали лигнин — отходы биоперерабатывающих заводов и бумажных фабрик, чтобы вырастить бактерию Pseudomonas putida, которая будет производить дешевую итаконовую кислоту. Это вещество можно превратить в химическое соединение, которое горит лучше, чем бензин.

В другой работе ученым удалось усовершенствовать существующий в природе фермент, который способен разлагать некоторые из наиболее распространенных полимеров, загрязняющих окружающую среду.

Модифицированный фермент, получивший обозначение PETase, начинает разлагать этот полимер в течение нескольких дней. Это может привести к революции в деле утилизации пластмассовых отбросов. Первоначально этот фермент был обнаружен в Японии. Он является продуктом жизнедеятельности бактерии Ideonella sakaiensis, которая пожирает полиэтилен PET в качестве основного источника энергии.

  • Нейросеть сортирует пластик

К очистке планеты привлекают даже нейросети, поэтому ученые Института теплофизики (ИТ) Сибирского отделения РАН создали установку, которая может с точностью до 95% определять пластик для сортировки твердых коммунальных отходов. 

Когда по ленте циркулирует мусор, робот с пневматическим захватом по данным, полученным с камеры, определяет тип отходов и складывает их в нужную емкость.

По словам ученых, нейросети способны анализировать распределение интенсивности свечения пламени для определения режимов горения объектов. Система обучаема — это означает, что она подстраивается под конкретный морфологический состав, если через нее прогнать определенный тип мусора.

  • Еду превратили в биотопливо

Ученые из Сколтеха и Обьединенного института высоких температур РАН применили новый уникальный метод гидротермального сжижения, который не только значительно энергоэффективнее по сравнению с альтернативными подходами, но и позволяет переводить в биотопливо все сырье с минимальным объемом отходов.

Этот метод также позволяет получать биотопливо напрямую из влажной биомассы, исключая энергозатратную стадию сушки сырья.

Для изучения возможности превращения пищевых отходов в биотопливо ученые исследовали продукты гидротермального сжижения сыра (пармезан), мяса (ветчина) и яблок. Молекулярный состав получаемого биотоплива анализировался методом масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения.

Молекулярный состав получаемого биотоплива очень разнообразен и больше напоминает не обычную нефть, а продукты пиролиза древесины (деготь).

  • Жуки-хрущаки переваривают пластик

Мучные хрущаки — вредители зернопродуктов и пища для сельскохозяйственных животных — оказались способны усваивать полистирол и не страдать от добавляемых в него токсинов. Полистирол крайне сложно перерабатывать, хотя природе он наносит особый вред из-за частого добавления огнезащитного вещества гексабромциклододекана, токсичного для людей и животных. 

Ученые скармливали хрущакам фрагменты полистирола в контролируемых лабораторных условиях. Мониторинг показал, что продукты его переваривания на 90% выделялись через сутки после поедания и полностью — через двое суток. Около половины поглощенной массы полимера выходило крошечными полуразложившимися фрагментами, вторая половина усваивалась организмом.

Читать далее

К 2100 году 95% поверхности океанов станут непригодны для жизни

Посмотрите на обновленные истребители F-15: они несут 24 ракеты класса «воздух-земля»

Космический корабль в несколько километров: все, что известно о новом проекте Китая

Загрузка...