Wysysanie metali z dna morskiego sposobem na uniknięcie kryzysu?
By
KopalniaWiedzy.pl, in Ciekawostki
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Pierwsze ogólnoświatowe badania zanieczyszczeń pyłem zawieszonym PM2.5 wykazało, że jedynie na 0,18% powierzchni Ziemi stężenie pyłu zawsze jest niższe niż określona przez WHO granica bezpieczeństwa. A czystym powietrzem oddycha zwykle tylko 0,001% ludzkości.
Autorzy badań, naukowcy z kanadyjskiego Monash University zauważyli również, że o ile w ciągu dwóch pierwszych dekad XXI wieku stężenie PM2.5 w powietrzu nad Europą i Ameryką Północną zmniejszyło się, to wzrosło nad Azją Południową, Australią, Nową Zelandią, Ameryką Południową i Karaibami. Średnio globalnie normy PM2.5 są przekroczone przez 70% roku.
Za pomocą metod maszynowego uczenia zintegrowaliśmy wiele danych meteorologicznych i geologicznych, by ocenić dzienną koncentrację PM2.5 na obszarach o wymiarach 10x10 kilometrów obejmujących całą planetę. Braliśmy pod uwagę lata 2000-2019 i skupiliśmy się na miejscach, gdzie poziom PM2.5 przekraczał 15 µg/m3, czyli poziom bezpieczeństwa określony przez WHO. Trzeba dodać, że poziom ten budzi kontrowersje, mówi główny autor badań Yuming Guo.
Naukowcy zauważyli też, że globalna ilość PM2.5 nieco spadła w badanym okresie. Do roku 2019 koncentracja pyłów powyżej 15 µg/m3 utrzymywała się przez ponad 70% dni w roku, ale na południu i wschodzie Azji było to ponad 90% dni.
Średnia globalna koncentracja w latach 2000–2019 wynosiła w skali globu 32,8 µg/m3. Najwyższa była zaś w na wschodzie (50,0 µg/m3) i południu (37,2 µg/m3) Azji. Na trzecim miejscu znajdowała się północna Afryka ze średnim stężeniem 30,1 µg/m3. Najniższe średnie roczne stężenia zanotowano zaś w Australii i Nowej Zelandii (8,5 µg/m3), Oceanii (12,6 µg/m3) oraz Ameryce Południowej (15,6 µg/m3).
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Krzem, który jest standardowo wykorzystywany do wytwarzania ogniw słonecznych, jest drogi w pozyskiwaniu i oczyszczaniu. Alternatywną dla niego mogą być znacznie tańsze perowskity, a budowane z nich ogniwa słoneczne już teraz są bardziej wydajne od tych krzemowych. Naukowcy z University of Rochester poinformowali, że ich wydajność można zwiększyć ponad dwukrotnie.
Grupa profesora Chunleia Guo zauważyła, że jeśli w ogniwach perowskitowych w roli substratu użyjemy metalu lub naprzemiennie ułożonych warstw metalu i dielektryka – zamiast standardowo używanego szkła – to wydajność takiego ogniwa wzrośnie aż o 250%. To olbrzymi postęp, gdyż już w tej chwili perowskitowe ogniwa słoneczne charakteryzują się wydajnością przekraczającą 30%.
Nikt dotychczas nie zaobserwował takiego zjawiska. Gdy pod perowskit wsadziliśmy metal nagle doszło do gwałtownej zmiany interakcji elektronów w materiale. Wykorzystaliśmy więc metodę fizyczną do wywołania tej interakcji, mówi Guo. Kawałek metalu może tutaj wykonać tyle roboty, co złożone prace z dziedziny inżynierii chemicznej, cieszy się uczony.
Aby ogniwa słoneczne działały, fotony ze Słońca muszą wzbudzić elektrony w materiale ogniwa fotowoltaicznego, które w wyniku tego opuszczą swoje dotychczasowe miejsca i wygenerują prąd. Idealnie byłoby, gdyby do budowy ogniw użyć materiału, w którym wzbudzone elektrony są bardzo słabo wciągane z powrotem na swoje miejsca. Zespół Guo wykazał, że w perowskitach takiej rekombinacji, powrotu wzbudzonych elektronów na miejsce, można uniknąć łącząc perowskit z metalem lub metamateriałem zbudowanym z naprzemiennych warstw srebra i tlenku aluminium. Wówczas, dzięki wielu zdumiewającym zjawiskom fizycznym ma miejsce znaczna redukcja liczby rekombinacji. Jak wyjaśnia Guo, warstwa metalu działa jak lustro tworzące odwrócone obrazy par dziura-elektron, zmniejszając prawdopodobieństwo rekombinacji elektronów z dziurami. Za pomocą prostego miernika zaobserwowano, że wydajność perowskitowego ogniwa zwiększyła się o 250%.
Perowskity to niezwykle obiecująca grupa materiałów pod względem produkcji energii elektrycznej ze Słońca. Mają jednak poważną wadę. Ulegają szybkiej degradacji pod wpływem wysokiej temperatury i ich wydajność drastycznie spada. Jednak i na tym polu widoczny jest wyraźny postęp. Gdy rozpoczynano badania perowskitów pod kątem ich wykorzystania do pozyskiwania energii elektrycznej, perowskitowe ogniwa pracowały od kilku minut do kilku godzin. W ubiegłym roku w US National Renewable Energy Laboratory powstało perowskitowe ogniwo fotowoltaiczne, które po 2400 godzinach nieprzerwanej pracy w temperaturze 55 stopni Celsjusza zachowało 87% swojej pierwotnej sprawności. Czas pracy ogniw perowskitowych może już teraz sięgać wielu miesięcy. A ich wydajność właśnie zwiększono o 250%.
Solar Energy Technologies Office, działające w ramach amerykańskiego Departamentu Energii, stawia sobie za cel opracowanie perowskitowego ogniwa, które będzie działało przez co najmniej 20, a idealnie ponad 30 lat.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z University of Chicago opracowali sposób na wytwarzanie materiału, który można produkować równie łatwo jak plastik, ale który przewodzi elektryczność tak dobrze, jak metale. Na łamach Nature uczeni opisali, w jaki sposób stworzyć dobrze przewodzący materiał, którego molekuły są nieuporządkowane. Jego istnienie przeczy temu, co wiemy o elektryczności.
Nasze odkrycie pozwala na stworzenie nowej klasy materiałów, które przewodzą elektryczność, są łatwe w kształtowaniu i bardzo odporne na warunki zewnętrzne, mówi jeden z głównych autorów badań, profesor John Anderson. To sugeruje możliwość istnienia nowej grupy materiałów, niezwykle ważnej z technologicznego punktu widzenia, dodaje doktor Jiaze Xie.
Materiały przewodzące są nam niezbędne w codziennym życiu. To dzięki nim funkcjonują urządzenia napędzane prądem elektrycznym. Najstarszą i największa grupą takich materiałów są metale, jak miedź czy złoto. Około 50 lat temu stworzono przewodniki organiczne, w których materiał wzbogacany jest o dodatkowe atomy. Takie przewodniki są bardziej elastyczne i łatwiej jest je przetwarzać niż metale, jednak są mało stabilne i w niekorzystnych warunkach – przy zbyt wysokiej temperaturze czy wilgotności – mogą tracić swoje właściwości.
I metale i przewodniki organiczne mają pewną cechę wspólną – są zbudowane z uporządkowanych molekuł. Dzięki temu elektrony mogą z łatwością się w nich przemieszczać. Naukowcy sądzili więc, że warunkiem efektywnego przewodnictwa jest uporządkowana struktura przewodnika.
Jiaze Xie zaczął jakiś czas temu eksperymentować z wcześniej odkrytymi, jednak w dużej mierze pomijanymi, materiałami. Długie łańcuchy węgla i siarki poprzeplatał atomami niklu. Ku zdumieniu jego i jego kolegów okazało się, że taka nieuporządkowana struktura świetnie przewodzi prąd. Co więcej, okazała się bardzo stabilna. Podgrzewaliśmy nasz materiał, schładzaliśmy, wystawialiśmy na działanie powietrza i wilgoci, nawet zamoczyliśmy w kwasie i nic się nie stało, mówi Xie. Najbardziej jednak zdumiewający był fakt, że struktura materiału była nieuporządkowana. On nie powinien tak dobrze przewodzić prądu. Nie mamy dobrej teorii, która by to wyjaśniała, przyznaje profesor Anderson.
Andreson i Xie poprosili o pomoc innych naukowców ze swojej uczelni, by wspólnie zrozumieć, dlaczego materiał tak dobrze przewodzi elektryczność. Obecnie naukowcy sądzą, że tworzy on warstwy. I pomimo, że poszczególne warstwy nie są uporządkowane, to tak długo, jak się ze sobą stykają, elektrony mogą pomiędzy nimi swobodnie przepływać.
Jedną z olbrzymich zalet nowego materiału jest możliwość łatwego formowania. Metale zwykle trzeba stopić, by uzyskać odpowiedni kształt. To proces nie tylko energochłonny, ale i poważnie ograniczający ich zastosowanie, gdyż oznacza, że inne elementu budowanego układu czy urządzenia muszą wytrzymać wysokie temperatury podczas produkcji. Nowy materiał pozbawiony jest tej wady. Można go uzyskiwać w temperaturze pokojowej i używać tam, gdzie występują wysokie temperatury, środowisko kwasowe, zasadowe czy wysoka wilgotność. Dotychczas wszystkie tego typu zjawiska poważnie ograniczały zastosowanie nowoczesnych technologii.
Badania nad nowym materiałem są finansowane przez Pentagon, Departament Energii oraz Narodową Fundację Nauki.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Od ponad 20 lat wiadomo, że lekarstwa, które zażywamy, w końcu trafiają do rzek. Tam mogą szkodzić ekosystemowi i przyczyniać się do wzrostu antybiotykooporności. Jednak dotychczas większość badań nad zanieczyszczeniami lekami było wykonywanych w Europie, Ameryce Północnej i Chinach.
Ponadto obejmowały one bardzo niewielki zestaw środków chemicznych. Jakby tego było mało, ich autorzy posługiwali się różnymi metodami pobierania i analizy próbek, przez co trudno było porównywać różne badania. Brak było szerszego obrazu zanieczyszczeń cieków wodnych przez lekarstwa zażywane przez ludzi.
W PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA) ukazał się właśnie artykuł, który opisuje wyniki szeroko zakrojonych badań nad zanieczyszczeniem rzek przez lekarstwa. Wzięło w nich udział 127 naukowców, którzy przeanalizowali wodę z 258 rzek ze 104 krajów pod kątem występowania w nich 61 różnych środków chemicznych. W ten sposób powstał farmaceutyczny odcisk palca pół miliarda ludzi ze wszystkich kontynentów, mówi główny autor badań, John L. Wilkinson z University of York.
Okazuje się, że największa koncentracja aktywnych składników farmaceutycznych (API) występuje w rzekach Afryki subsaharyjskiej, południa Azji oraz Ameryki Południowej. Najbardziej zanieczyszczone miejsca znajdowały się w krajach o niskich i średnich dochodach i były powiązane z obszarami o słabej infrastrukturze oczyszczania wody i odpadów oraz produkcją farmaceutyczną. Najczęściej wykrywanym API były karbamazepina, metformina i kofeina, które wykryliśmy w ponad połowie monitorowanych miejsc. w 25,7% miejsc stężenie co najmniej jednego API było wyższa niż uznawane dla bezpieczne dla organizmów wodnych lub też przekraczały poziom, poza którym może pojawiać się antybiotykooporność. Z naszych badań wynika zatem, że zanieczyszczenie rzek lekarstwami stanowi globalne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia oraz środowiska naturalnego, czytamy na łamach PNAS.
API trafiają do środowiska w trakcie produkcji leków, wskutek ich zażywania oraz podczas wyrzucania lekarstw niewykorzystanych i ich opakowań.
Z wyjątkiem Islandii (gdzie próbki pobrano z 17 miejsc) oraz rzeki w pobliżu wsi Indian Yanomami w Wenezueli (3 miejsca pobierania próbek) w każdym innym miejscu na świecie w wodzie wykryto co najmniej 1 API. Największe średnie stężenie API zaobserwowano w Lahore w Pakistanie, gdzie wynosiło ono 70,8 µg/L. Równie zła sytuacja panuje w boliwijskim LA Paz (68,9 µg/L) i Addis Abebie (51,3 µg/L) w Etiopii. Najbardziej zanieczyszczone farmaceutykami miejsce znajdowało się na Rio Seke (La Paz, Boliwia), gdzie stężenie API sięgnęło 297 µg/L. Tak wysoki poziom zanieczyszczeń powiązano z odprowadzaniem do rzeki nieoczyszczonych ścieków oraz wyrzucaniem śmieci na jej brzegach.
Najwięcej wysoko zanieczyszczonych próbek pobrano w Afryce i Azji. W Ameryce Północnej najbardziej zanieczyszczone próbki pochodziły z San Jose (średnio 25,8 µg/L, maksimum 63,1 µg/L) w Kostaryce. W Europie największe stężenie API (średnio 17,1 µg/L, maksimum 59,5 µg/L) zidentyfikowano w cieku wodnym w Madrycie. Natomiast w całej Oceanii najbardziej zanieczyszczony był ciek wodny w australijskiej Adelajdzie, gdzie średnie stężenie API wynosiło 0,577 µg/L, a stężenie maksymalne to 0,75 µg/L.
W Polsce próbki pobrano w 6 miejscach w Suwałkach. Stwierdzono, że średnie stężenie API wynosi 0,35 µg/L.
Dużą koncentrację API w rzekach i innych ciekach wodnych powiązano z produkcją farmaceutyków, odprowadzaniem źle oczyszczonych lub nieoczyszczonych ścieków, wyrzucaniem śmieci do rzek i w ich pobliże oraz ze szczególnie suchym klimatem. Najmniejsza koncentracja występowała zaś tam, gdzie ludzie mieli ograniczony wpływ na rzeki, używanych było niewiele współczesnych leków oraz tam, gdzie znajdowały się zaawansowane systemy oczyszczania lub rzeki niosły dużo wody.
Badacze znaleźli 53 z poszukiwanych 61 API. Aż 4 zidentyfikowano w Antarktyce, 21 w Oceanii, 35 w Ameryce Południowej, 39 w Ameryce Północnej, 41 w Afryce i 48 w Azji. A 4 środki znaleziono na wszystkich kontynentach. Te, które zidentyfikowano na wszystkich kontynentach to środki związane ze stylem życia lub lekami bez recepty. Były to kofeina, nikotyna, paracetamol i kotynina. Kolejnych 14 API znaleziono wszędzie z wyjątkiem Antarktyki. Autorzy badań sądzą, że nigdzie nie znaleźli 8 z poszukiwanych API, gdyż niektóre z nich są bardzo niestabilne w środowisku wodnym, a jeszcze inne bardzo szybko przenikają z wody do osadów dennych.
Musimy pamiętać, że aktywne składniki farmaceutyczne (API) są tworzone pod kątem wywierania konkretnego wpływu na nasz organizm. Dlatego ich niekontrolowany wpływ na środowisko i na nasze organizmy musi budzić obawy. wiemy, że API szkodzą organizmom wodnym i działają selektywnie na mikroorganizmy, mogąc przyczyniać się do rozpowszechniania się antybiotykooporności.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej stoją na czele międzynarodowej grupy badawczej prowadzącej wraz z partnerami biznesowymi projekt, którego celem jest sprawdzenie możliwości pozyskiwania cennych metali z wód podziemnych. Uczeni zbadają solanki znajdujące się na terenie Polski, Czech, Słowacji, Węgier, Hiszpanii i Portugalii. Projektem BrineRIS kieruje dr Magdalena Worsa-Kozak z Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii PWr.
Uczeni przeprowadzą analizy 12 wybranych źródeł i będą badali możliwość pozyskiwania z nich np. litu jedną z trzech rozwijanych właśnie technologii. Lit jest tutaj szczególnie pożądanym metalem. Wykorzystuje się go m.in. do budowy akumulatorów samochodowych. W związku z rosnącą popularnością samochodów elektrycznych popyt na lit może do końca dekady wzrosnąć nawet pięciokrotnie.
Obecnie znaczną część litu pozyskuje się ze zbiorników solankowych na wysoko położonych obszarach Boliwii, Argentyny czy Chile. Najpierw bogate w lit wody są pompowane do stawów ewaporacyjnych, tam przez kilka miesięcy woda odparowuje, następnie z osadu pozyskiwany jest węglan litu, który poddaje się kolejnym obróbkom. Jednak taki sposób pozyskiwania litu ma negatywny wpływ na środowisko naturalne. Stawy zajmują olbrzymie powierzchnie, prowadzi to też do obniżenia poziomu wód gruntowych z powodu wypompowywania solanek. Kolejnym problemem są środki chemiczne używane w tej metodzie.
Dlatego też w wielu miejscach prowadzi się prace nad technologiami bezpośredniej ekstrakcji litu. Są one niezależne od pogody, ale problem stanowi cena energii elektrycznej używanej w tej metodzie.
Rozwiązaniem może być sięgnięcie do solanek geotermalnych. Można by z nich uzyskiwać lit, a cały proces byłby zasilany energią pozyskiwaną z samej solanki. W ramach projektu BrineRIS analizowane będą dane dotyczące występowania solanek oraz ich składu, ze szczególnym uwzględnieniem litu, strontu i baru. Obecnie te dane są bardzo rozproszone. Nie ma jednego miejsca, w którym zainteresowany przedsiębiorca mógłby przejrzeć przekrojowo takie informacje. Do tego część np. badań składu chemicznego solanek została przeprowadzona w ramach projektów naukowych czy inwestycyjnych związanych z innymi tematami i te dane nie zostały nigdy przeanalizowane pod kątem odzysku pierwiastków, ani w jakiejkolwiek formie upublicznione, mówi dr Worsa-Kozak.
Ponadto przeprowadzona zostanie analiza solanek pod kątem pozyskania z nich litu za pomocą jednej z trzech technologii. Elektrolitycznymi metodami pozyskiwania tego pierwiastka zajmą się naukowcy z Uniwersytetu Gandawskiego, technologią adsorbcyjną specjaliści z fińskiej służby GTK, a ekstrakcją rozpuszczalnikową GTK we współpracy z Politechniką Wrocławską.
Będziemy także analizować te solanki, które mają niższe temperatury, czyli np. około 40 czy 60 stopni C. i w związku z tym nie nadają się do produkcji energii elektrycznej. Mogą natomiast być odpowiednie do produkcji ciepła i dlatego naukowcy z TU Freiberg będą klasyfikować te solanki, z których ciepło można byłoby wykorzystywać do poprawy samego procesu technologicznego, np. do podgrzania chłodniejszej wody i poprawy efektywności testowanych technologii, zmniejszając ich koszty, dodaje kierująca projektem.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.