Znajdź zawartość

Wzrost popularności samochodów elektrycznych wiąże się ze zwiększonym zapotrzebowaniem na lit, wykorzystywany do produkcji akumulatorów. Co prawda jest on dość szeroko rozpowszechniony w skorupie ziemskiej, jednak tylko w niewielu miejscach występuje w takiej ilości i stężeniach, że opłaca się go pozyskiwać. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda dokonali właśnie znacznego kroku na drodze do pozyskiwania litu z niemal niewyczerpanego źródła – wody morskiej. Obecnie każdego roku przemysł wykorzystuje ponad 160 000 ton litu. W następnej dekadzie zapotrzebowanie na ten pierwiastek będzie 10-krotnie wyższe niż obecnie. Tymczasem w niewielu krajach na świecie opłaca się go pozyskiwać. Największym światowym rezerwuarem litu jest boliwijski Salar de Uyuni, gdzie występuje ponad 5 milionów ton litu. Prawdopodobnie największe zasoby tego pierwiastka posiadają Chile (7,5 miliona ton), Chiny (3,5 miliona ton) oraz Australia (1,5 miliona ton). Kolosalne zasoby litu – szacowane na 180 miliardów ton – znajdują się w wodzie morskiej. Występują tam jednak w niezwykle małym stężeniu wynoszącym 0,2 części na milion. Dla porównania, w Salar de Uyuni koncentracja litu sięga nawet 280 ppm, jest więc 1400-krotnie większa niż w wodzie morskiej. Dotychczas naukowcy opracowali wiele filtrów i membran, za pomocą których próbują pozyskiwać lit z wody morskiej. Jednak techniki te bazują na odparowywaniu wody w celu zwiększenia koncentracji litu, a to z kolei wymaga czasu i olbrzymich powierzchni. Z kolei Jang Wook Choi, inżynier z Seulskiego Uniwersytetu Narodowego próbował wraz z zespołem pozyskiwać lit za pomocą akumulatorów litowych. Ich pomysł polegał na zanurzeniu elektrod w wodzie, co prowadziło do przyciągnięcia jonów litu do elektrody. Problem jednak w tym, że przyciągany był również sód, którego w wodzie morskiej jest 100 000 razy więcej niż litu. To zaś prowadziło do całkowitego zagłuszenia litu przez sód. Teraz Yi Cui i jego zespól z Uniwersytetu Stanforda postanowili spowodować, by materiał wykorzystany do elektrod bardziej selektywnie przyciągał pierwiastki. Najpierw pokryli elektrodę cienką warstwą dwutenku tytanu. Jako, że jony litu są mniejsze od jonów sodu, łatwiej im przedostać się przez taką barierę. Ponadto naukowcy zmienili sposób podawania napięcia do elektrody. Zamiast podawać do elektrody stałe napięcie ujemne, jak to robili inni, zmieniali je. Najpierw podawali napięcie ujemne, później na chwilę wyłączali elektrodę, następnie podawali napięcie dodatnie, wyłączali i powtarzali cały cykl. Jak wyjaśnia Cui, takie manipulacje napięciem powodowały, że jony sodu i litu poruszały się do elektrody, zatrzymywały się i poruszały się od elektrody. Jednak, jako że materiał elektrody miał nieco większe powinowactwo do litu, jony litu były tymi, które pierwsze do elektrody trafiały i ostatnie ją opuszczały. Po 10 takich cyklach, które w sumie trwały kilka minut, stosunek jonów litu do sodu wynosił 1:1. To znaczący postęp, przyznaje Choi. Nowa technologia wciąż prawdopodobnie nie jest konkurencyjna ekonomicznie w porównaniu z obecnie stosowanymi metodami. Jednak Chong Liu z University of Chicago, która w przeszłości współpracowała z Cui, zapowiada, że spróbuje wykorzystać inny typ elektrod i być może uda się osiągnąć lepsze wyniki. Z kolei Choi dodaje, że nowa technologia może przydać się przy odzyskiwaniu litu ze zużytych akumulatorów. « powrót do artykułu

Zwierzęta morskie utrzymują równowagę wśród wirusów zamieszkujących wodę. Biolog morski Jennifer Welsh będzie w najbliższy poniedziałek broniła – oczywiście online – pracy doktorskiej na Wolnym Uniwersytecie w Amsterdamie. Jej temat brzmi Marine virus predation by non-host organism. Wirusy to najbardziej rozpowszechnione cząstki biologiczne w środowisku morskim. Niewiele jednak wiadomo o potencjalnych skutkach ekologicznych procesu usuwania wirusów przez organizmy nie będące ich gospodarzami, czytamy w artykule, który Welsh opublikowała na łamach Nature. Wiemy, że wirusy, poprzez uśmiercanie czy skracanie życia w inny sposób, regulują populację organizmów będących ich gospodarzami. Pani Welsh chciała się dowiedzieć, jak populacja wirusów jest regulowana przez organizmy nie będące ich gospodarzami. Wirusy mogą być pożywieniem dla wielu organizmów. Na przykład ostryżyca japońska filtruje wodę, by pobierać z niej tlen, glony i bakterie. Przy okazji pochłania jednak wirusy. Podczas naszych eksperymentów nie podawaliśmy ostryżycom żadnego pożywienia. Filtrowały wodę tylko po to, by pobrać z niej tlen. Okazało się, że usunęły z wody 12% wirusów, mówi Welsh. Jednak to nie ostryżyce najbardziej efektywnie usuwały wirusy. Uplasowały się dopiero na 4. pozycji wśród zwierząt badanych przez Welsh. Z organizmów, które testowaliśmy, najlepiej sprawowały się gąbki, kraby i sercówki. Podczas naszych eksperymentów w ciągu trzech godzin gąbki usunęły z wody aż 94% wirusów. Nawet, gdy co 20 minut dostarczaliśmy do wody kolejny zestaw wirusów gąbki niezwykle efektywnie je usuwały, mówi uczona. Welsh dodaje, że uzyskanych przez nią wyników nie można przekładać wprost na środowisko naturalne. Tam sytuacja jest znacznie bardziej złożona. Obecnych jest bowiem wiele innych gatunków, które wpływają na siebie nawzajem. Na przykład, gdy ostryżyca filtruje wodę i w pobliżu znajdzie się krab, ostryżyca zamyka skorupę i przestaje filtrować. Ponadto na zwierzęta mają wpływ ruchy wody, temperatura, promieniowanie ultrafioletowe, wyjaśnia. Badania Welsh przydadzą się w akwakulturze. Ryby hoduje się tam w zamknięciu w wodach oceanicznych. W takich farmach słonej wody olbrzyma liczba zwierząt z jednego gatunku jest trzymana w monokulturze. Jeśli w takich hodowli wybuchnie epidemia, istnieje wysokie ryzyko, że patogen rozprzestrzeni się na żyjące w oceanie dzikie populacje. Jeśli do takiej hodowli dodamy wystarczającą liczbę gąbek, możemy zapobiec rozprzestrzenianiu się epidemii. « powrót do artykułu

Używamy coraz więcej smartfonów, samochodów elektrycznych i innych urządzeń, wymagających stosowania akumulatorów. To jednak oznacza coraz większe zapotrzebowanie na metale ciężkie, które stanowią olbrzymie zagrożenie zarówno dla ludzkiego zdrowia, jak i środowiska naturalnego. Szczególne kontrowersje budzi wykorzystywanie kobaltu, pozyskiwanego głównie w centralnej Afryce. Z jego wydobyciem wiąże się olbrzymie niszczenie środowiska naturalnego, niewolnictwo, morderstwa i gwałty. Naukowcy z IBM Research wykorzystali trzy opracowane przez siebie materiały, które nigdy nie były jeszcze używane w akumulatorach i stworzyli w ten sposób urządzenie, które nie wykorzystuje ani metali ciężkich, ani innych materiałów, z wydobyciem których wiąże się popełnianie przestępstw na ludziach czy środowisku naturalnym. Wspomniane materiały można pozyskać z wody morskiej, co jest metodą mniej szkodliwą dla środowiska niż wydobywanie metali z ziemi. Podczas wstępnych testów nowego akumulatora stwierdzono, że można go zoptymalizować tak, by przewyższał akumulatory litowo-jonowe w wielu kategoriach, takich jak – niższa cena, krótszy czas ładowania, wyższa moc i gęstość energetyczna, lepsza wydajność energetyczna oraz mniejsza palność. Opracowana przez Battery Lab katoda nie potrzebuje kobaltu i niklu, a akumulator zawiera bezpieczny elektrolit o wysokiej temperaturze zapłonu. Ponadto podczas testów okazało się, że w czasie ładowania nie powstają dendryty, które są poważnym problemem w akumulatorach litowo-jonowych, gdyż mogą doprowadzić do spięcia i pożaru. Dotychczas przeprowadzone testy pokazują, że odpowiednio skonfigurowany nowy akumulator można naładować do 80% w czasie krótszym niż 5 minut. W połączeniu ze stosunkowo niskim kosztem pozyskania materiałów, możemy mieć do czynienia z tanim akumulatorem, który można szybko naładować. Inżynierowie IBM-a obliczają, że w szczególnie wymagających zastosowaniach, jak na przykład lotnictwo, akumulator można skonfigurować tak, by jego gęstość energetyczna była większa niż 10 000 W/L. Ponadto akumulator wytrzymuje wiele cykli ładowania/rozładowania, dzięki czemu może być wykorzystywany w sieciach energetycznych, gdzie wymagana jest długa i stabilna praca. Podsumowując, początkowe prace pokazały, że IBM Research opracował tani akumulator, w którym nie są wykorzystywane kobalt, nikiel i inne metale ciężkie, który można naładować do 80% w czasie krótszym niż 5 minut, którego gęstość mocy może przekraczać 10 000 W/L, a gęstość energii jest wyższa od 800 Wh/L, którego wydajność energetyczna przekracza 90% i którego elektrolit jest mniej palny. Teraz IBM Research wspólnie z Mercedes-Benz Research, Central Glass i Sidusem prowadzi badania, które mają na celu dalsze rozwijanie tej technologii, opracowanie infrastruktury potrzebnej do produkcji nowych akumulatorów i ich komercjalizacji. « powrót do artykułu