У Вас есть удачное изобретение?

Публикуйте концепцию и возможно инвестор заметит Вас!

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

"МЯГКАЯ" ХИМИЯ СО2

14-03-2016

В поисках путей утилизации углекислого газа - побочного продукта многих технологий, а также одного из главных виновников "парникового эффекта" - сегодня выдвигается множество проектов . Среди них такие экзотические, как захоронение сжиженного CO2 на океанских глубинах или закачка этого газа в выработанные под морским дном газовые емкости. В предлагаемом материале рассказыв ается о вполне "земном" решении данной проблемы и дается информация о некоторых сферах промышленности, в которых СО2 уже с успехом работает. Исследователи нашли способ использовать углекислый газ в ранее необычных для него областях производства, где он станет основой новых технологий. В результате отрицательные нагрузки этого газа на природу ослабнут.

В мире сегодня ежегодно используют 15 миллионов тонн органических растворителей и еще большее количество воды или водных смесей - таковы требования разных технологических процессов. Однако есть возможность такую "мокрую" химию заменить "сухой", основанной на СО2. Об этом говорится в работе доктора Иозефа Де Симоне, обладателя премии Президента США, учрежденной за успехи в химии, не приносящей вреда природе. Сейчас ученый создает экологически безупречный растворитель для промышленности. На двух примерах Де Симоне показывает, как углекислый газ становится основой новой химии.

На фирме "Дюпон" (США) заканчивается сборка огромного агрегата для производства тефлона, известного многим как покрытие "непригорающих" сковородок. До настоящего времени слой тефлона изготавливался при участии соединений фтора - элемента, получившего название "убийца озонового слоя" нашей планеты. Разработчики фирмы предложили ввести в прцесс двуокись углерода: выигрывает экология, а тефлон, получаемый по более простой технологии, станет значительно дешевле.

Неожиданное применение СО2: он способен служить чистящим средством. Немецкая фирма "Мицелл" уже готова внедрить оборудование для сухой очистки посуды в многолюдных ресторанах "Макдоналдс". Но это лишь одно из направлений работ. Наиболее серьезный проект - очистка с помощью СО2 металлов от жиров и масел, которые применяют при резании, точении и фрезеровании деталей. Здесь масштабы утилизации углекислого газа поистине грандиозны.

Текстиль - материал, совсем не похожий на металл, но оказалось, что и его можно отмывать с помощью СО2 в специальных машинах, заменяющих стиральные.

"Сухая" стирка происходит таким образом. Клиент кладет грязные вещи в мешок (в нем же он затем получит исполненный заказ). Процесс состоит из двух либо трех периодов по четверти часа, во время которых одежда находится в барабане, в принципе, такой же конструкции, что и в обычной стиральной машине, но только большего размера и, главное, герметически закрывающемся.

Барабан, в который заложены мешки с грязной одеждой, заполняют углекислым газом, находящимся под давлением, в результате чего он переходит в жидкое состояние. Стирка происходит, когда содержимое барабана нагревается до 31оС, а давление в нем достигает 72,9 атмосферы (именно потому, что обработка материалов идет при сравнительно низких параметрах, химию СО2 и называют "мягкой"). Жидкий углекислый газ энергично закипает, наступает состояние равновесия жидкости и газа, в котором они становятся неотличимыми друг от друга. Ученые называют такое фазовое состояние двуокиси углерода сверхкритичес ким (сокращенно - ск; и такая двуокись углерода обозначается как скСО2).

В этом-то сверхкритическом состоянии углекислота и становится превосходным моющим средством. После "стирки" в барабан добавляют детергент - вещество, похожее на обычный стиральный порошок, и ткань "прополаскивается" в этой смеси. Потом давление снижают, СО2 снова становится газом, который уходит из ткани, захватывая с собой частички грязи и детергента (они остаются на фильтрах). Чистую двуокись углерода после каждой "стирки" улавливают, сжимают, и она снова готова к обработке следующей партии одежды. За каждый цикл улетучивается лишь два процента СО2.

Через 40-45 минут клиент получает белье, очищенное от жира, пятен, грязи, прохладное, свежее, словно обдутое морозным ветром.

У нового способа чистки много достоинств . Низкая температура сохраняет ткань, ее волокна не рвутся; скСО2, словно взрывная волна, проникает в поры и внутрь волокон и так же мгновенно при снижении давления в барабане удаляется из них. Это дает возможность "стирать" очень "деликатные" вещи, которые обычно не доверяют машине и химчистке. Ткани после стирки ничем не пахнут, тогда как запах обычных моющих и чистящих средств, например перхлорэтилена, стойко держится на вещах. А ведь он относится к вредным и для окружающей среды, и для нервной системы человека. К сожалению, у перхлорэтилена есть важное преимущество: он дешев. Да и машина для стирки с помощью двуокиси углерода стоит пока дорого - 150 000 долларов. Новый метод выдерживает конкуренцию лишь благодаря льготным налогам, поскольку во многих странах такого рода предприятия относятся к экологически чистым и поддерживаются правитель ствами.

Развитие новой, безопасной для природы химии идет по разным направлениям, правда, пока чаще в лабораторных и полупромышленных условиях. Вот перечень отраслей, в которых ожидаются революционные перемены: пищевая промышленность, изготовление лекарств и косметичес ких средств, биохимические производства, создание пластмасс, переработка природных материалов.

В семидесятых годах Курт Цозель, сотрудник нобелевского лауреата Карла Циглера, занялся изучением свойств СО2 в сверхкритическом состоянии. Работы проводились в сотрудничестве с известной кофейной фирмой "Хааг". Цозель выяснил, что углекислый газ в сверхкритическом состоянии может выборочно растворить одно из веществ, находящихся в смеси, а потом, при понижении давления, выделить его из смеси. Он использовал это свойство для извлечения кофеина из бобов кофе. Способ оказался весьма удачным, и теперь в Германии именно так обрабатывают 100 000 тонн зеленых зерен ежегодно.

На пивоваренных заводах скСО2 позволяет усиливать или ослаблять характерный для пива аромат. А в Австрии виноделы использовали это его свойство для сохранения букета вин. Потребность в природных ароматических добавках, получаемых из трав, пряностей, лекарственных растений, с каждым годом растет. Пока при их извлечении применяют высокое давление, но не далек тот день, когда скСО2 сможет решить многие задачи индустрии запахов без помощи повышенных давлений, значит - дешевле.

Сотрудники Института угля в Руре доктор А. Фюрстнер и профессор В. Лейтнер на базе все той же двуокиси углерода в ее сверхкритическом состоянии создают новую химию растворителей. Как известно, многие химические реакции идут только в присутствии катализатора, без него процесс либо очень замедляется, либо вовсе не начинается. Такие классические катализаторы, как платина, родий или никель, нерастворимы в скСО2. Поэтому химики считали его лишь средством, "вытягивающим" какое-либо вещество из смеси, но никак не растворителем. Сейчас ситуация изменилась. Ученые нашли простой способ заставить многие металлы-катализаторы растворяться в скСО2 и "плавать" в нем, как рыба в воде. Для этого к ним присоединяют своего рода "плавники" из полимерных фторсодержащих молекул. Теперь можно проводить каталитические процессы, не используя вредные органически е растворител и.

Реакциями в среде скСО2 легко управлять. Это позволило получать многие органические вещества, представляющие собой относительно крупные циклические (кольцеобразные) молекулы, например антибиотики, намного проще, чем привычными способами. Циклы-кольца образуются из длинных молекул при смыкании их концевых участков. Но не все молекулярные цепочки смыкаются в кольца при химической реакции. Иногда концы соседних молекул сращиваются и образуют длинные молекулярные нити, так называемые линейные полимеры. При производстве антибиоти ков такая полимеризация крайне нежелательна.

В сверхкритической двуокиси углерода удается этот процесс прервать. В среде скСО2, так же как и при высоком давлении, реакционная смесь делается "плотнее": молекулы заметно теряют подвижность, в результате чего они реже сталкиваются с соседними молекулами, а чаще замыкаются сами на себя, формируя кольца. Очень важно и то, что в среде двуокиси углерода кольца получаются правильной формы.

Ближайшая задача - научиться получать на основе скСО2 различные виды пластмасс для производства мебели, упаковочных материалов, ковров, обоев и даже деталей автомобилей. Все эти изделия будут дешевле производимых сегодня и, что важно, без характерных запахов, присущих употребляемым ныне растворителям.

Вполне возможно, что мир стоит на пороге решительных перемен в производстве пластмасс. Эта отрасль, как известно, развивается наиболее быстрыми темпами, опережая металлургию чугуна и алюминия. Сегодня объем ее продукции в мире измеряется сотнями миллионов тонн.

Приходит экологически чистое и более дешевое химическое производство, основанное на использовании двуокиси углерода, которая до сих пор считалась отходом энергетики, виновником возникнове ния "парникового эффекта" и связанных с ним серьезных климатических катастроф.

Можно надеяться, что именно здесь человечество найдет один из надежных и недорогих "складов", куда запрячет излишки СО2.

Автор: Г. Шаров

По материалам немецкого еженедельника "Die Zeit"


Другие статьи по теме:
 ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ АВАРИЯ
 МИКРОМИР ГЛИНИСТЫХ ПОРОД
 НА ПУТИ К МЕЧТЕ АЛХИМИКОВ И 'ХОЛОДНЫХ ЯДЕРЩИКОВ'
 ТВЕРДЫЕ ОКСИДНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ - НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ
 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ МИТОТИЧЕСКИХ ХРОМОСОМ

Добавить комментарий:
Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - введите символы с картинки (регистр имеет значение):

Мебель для постирочной комнаты на заказ для вашего коттеджа.

Популярные услуги:

  • Ранжирование проектов в России и за рубежом

    Содействие в участии в зарубежных выставыках и конференциях: от подачи завки и подготовки рекламного материала до самого проведения. Подбор кадров для представительств зарубежных компаний и организаций.

    К услуге

  • Продвижение Ваших проектов и помощь бизнесу

    Любые Ваши коммерческие идеи мы превратим в логически законченный, наглядно оформленный документ (бизнес-план), который можно преподнести инвесторам и партнерам..

    К услуге

Подпишитесь на новости:

И на вашу почту всегда будут приходить только самые интересные и отбрные новости нашего проекта.

подписка:

* В данный момент новости возможно получать только по каналу RSS

НАВЕРХ