Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie (UWM) pracują nad rozwiązaniami technologicznymi, które pozwolą na hodowlę i wykorzystanie glonów Chlorella na dużą skalę. Zespół skupia się na ich zdolności do pochłaniania dwutlenku węgla i możliwości wykorzystania olejów zawartych w komórkach alg. Jak podkreślono w komunikacie uczelni, już teraz wiadomo, że glony mogą kumulować go o wiele więcej niż inne znane nam rośliny oleiste.

Uzyskane dotąd wyniki są na tyle obiecujące, że rozpoczęły się poszukiwania zakładów przemysłowych do testów. Prowadzone są już pierwsze rozmowy, uczeni zgłosili też swój pomysł do programu ogłoszonego przez Grupę Azoty.

Pożądane właściwości Chlorelli

Glony mają ogromny potencjał. My skupiliśmy się na tych właściwościach Chlorelli,  które mogłyby zostać z powodzeniem wykorzystane w przemyśle energetycznym, czyli produkcji biooleju oraz zdolności wychwytywania dwutlenku węgla - tzw. biosekwestracji – wyjaśnia prof. dr. hab. inż. Marcin Zieliński.

Podstawowym celem zespołu jest stworzenie warunków do hodowli w jak najkrótszym czasie i możliwie najniższym kosztem jak największej ilości alg, które będą wychwytywać maksymalnie dużo dwutlenku węgla i przy okazji zgromadzą jak najwięcej biooleju.

Potencjalne zastosowania biooleju

Olej wytwarzany przez glony można wykorzystać w przemyśle spożywczym, a także jako produkt prozdrowotny/suplement diety i biopaliwo. Aby z tego oleju mogło powstać biopaliwo, konieczne jest przeprowadzenie różnych procesów, w wyniku których zostanie uzyskany biodiesel, ale z naszych badań wynika, że jest to jak najbardziej możliwe - wyjaśnia dr Paulina Rusanowska.

Czas na testy w zakładach przemysłowych

Opracowane rozwiązania zostały już przetestowane w warunkach laboratoryjnych. Teraz naukowcy szukają zakładów przemysłowych, które byłyby zainteresowane ich sprawdzeniem. Zależy nam na współpracy z firmami, które np. produkują spaliny i chcą ograniczyć emisję CO2. Glony można wykorzystać do oczyszczania spalin z dwutlenku węgla, a przy okazji uzyskać także inne cenne produkty, jak np. bioolej czy nawóz organiczny z alg - zachwala prof. Zieliński.

Dr Rusanowska dodaje, że na tym etapie można już ze sporą dozą pewności powiedzieć, że możliwe jest opłacalne hodowanie Chlorelli w dużym zakładzie przemysłowym. Należy się, oczywiście, liczyć z wkładem początkowym, bo konieczne jest wybudowanie reaktorów do hodowli oraz zapewnienie światła i pożywki na bazie fosforu i azotu. Wierzymy jednak, że zaproponowane przez nas rozwiązania zafunkcjonują i taka inwestycja będzie się opłacać.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Madrycki IMDEA Energy Institute we współpracy z Politechniką Federalną w Zurichu (ETH) uruchomił pierwszą na świecie pilotażową instalację słoneczną do produkcji paliwa lotniczego, nafty, z pary wodnej i dwutlenku węgla pozyskiwanych z powietrza. Uruchomienie instalacji to pokłosie badawczej demonstracyjnej rafinerii słonecznej, która ruszyła w 2019 roku na dachu ETH Machine Laboratory.
      Znaną alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych jest produkcja ich z gazu syntezowego, wytwarzanego w procesie syntezy Fischera-Tropscha. Naukowcy z ETH Zurich zauważyli, że do produkcji gazu można wykorzystać metodę termochemiczną napędzaną energią słoneczną. W metodzie tej woda i dwutlenek węgla przechodzą szereg reakcji i powstaje gaz syntezowy.
      Teraz, wraz z Hiszpanami, stworzyli prototypową instalację. Składa się ona z wieży koncentrującej promienie słoneczne, reaktora i jednostki zamieniającej gaz na paliwo metodą syntezy Fischera-Tropscha. Na wieży znajduje się podążający za Słońcem heliostat, który koncentruje promienie słoneczne na znajdującym się obok reaktorze. Reaktor ma kształt wnęki wyłożonej ceramicznymi porowatymi strukturami z tlenku ceru (IV). Dzięki skoncentrowanym promieniom słonecznym w reaktorze panuje temperatura około 1500 stopni Celsjusza, co wystarcza, by rozbić przechwycone z atmosfery dwutlenek węgla i parę wodną i wytworzyć z nich gaz syntezowy. Następnie w jednostce zamieniającej gaz w ciecz, powstaje nafta.
      Produkowane w ten sposób paliwo jest – pod względem emisji węgla – całkowicie neutralne. Podczas jego spalania do atmosfery trafia tyle węgla, ile zostało z niej wycofane na potrzeby produkcji paliwa. Nasza pilotażowa instalacja to wciąż obiekt demonstracyjny dla celów badawczych. Jest to jednak kompletny obiekt przemysłowy, który jest odpowiedni do implementacji w masowej produkcji. Wytwarzany tutaj syngas jest takiej samej jakości i czystości jak ten powstający z używanej obecnie przemysłowo syntezie Fischera-Tropscha, zauważają autorzy badań.
      Efektywność konwersji energii słonecznej na energię gazu syntezowego wynosi tutaj 4,1%, co jest rekordem w dziedzinie termochemicznej produkcji paliw. To jednak wciąż zbyt mało, by technologia ta była konkurencyjna względem innych metod. Już jednak wiadomo, że wynik ten można będzie poprawić. Zmierzona efektywność konwersji została bowiem osiągnięta bez jakiegokolwiek systemu odzyskiwania ciepła opadowego. Tymczasem wiadomo, że w przypadku tego typu reakcji marnuje się ponad 50% energii słonecznej. Część z tej energii można odzyskać. Przeprowadzone przez nas analizy termodynamiczne wskazują, że rozsądnie zaprojektowany system odzyskiwania ciepła pozwoli na zwiększenie efektywności energetycznej systemu do ponad 20%, zapewnia profesor Aldo Steinfeld z ETH, który stał na czele zespołu badawczego.
      Obecnie naukowcy pracują nad zoptymalizowaniem ceramicznych elementów reaktora. Kolejnym stojącym przed nimi wyzwaniem będzie przeskalowanie instalacji do produkcji masowej.
      Jako, że nowe technologie są znacznie droższe od już wdrożonych, nie należy liczyć na to, że początkowo paliwo lotnicze „z powietrza” będzie tańsze. Profesor Steinfeld uważa, że może ono rozpowszechnić się na rynku, gdy wprowadzone zostaną prawne rozwiązania dotyczące ograniczenia zanieczyszczeń przez przemysł lotniczy. Może to być na przykład wymóg, by do paliw kopalnych dodawać paliwa uzyskiwane bardziej ekologicznymi metodami. Początkowo wymóg taki mógłby dotyczyć niewielkiej domieszki, rzędu 1-2%. To, co prawda, podniosłoby cenę paliwa lotniczego, ale byłaby to podwyżka niezauważalna, rzędu kilku euro na przeciętny lot, mówi Stainfeld. Powolne zwiększanie ilości domieszki prowadziłoby do zwiększanie inwestycji i budowę nowych instalacji do produkcji bezemisyjnego paliwa lotniczego. Zdaniem Stainfelda ekologiczne paliwo lotnicze stałoby się konkurencyjne cenowo do czasu, aż jego obowiązkowe domieszki sięgnęłyby 10–15 procent.
      Wszystko wskazuje jednak na to, że na rynkowy debiut nowego paliwa nie trzeba będzie czekać aż tak długo. Z laboratorium Steinfelda wydzielono już komercyjną firmę Synhelion, która w 2023 roku chce rozpocząć budowę pełnoskalowej instalacji przemysłowej i współpracuje z liniami lotniczymi SWISS, które – przynajmniej podczas niektórych lotów – mają używać wyłącznie paliwa wytwarzanego „z powietrza”.
      Ze szczegółami można zapoznać się na łamach pisma Joule.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W piśmie Energy & Environmental Science ukazał się artykuł opisujący mikroprocesor zasilany procesem fotosyntezy. Twórcami niewielkiego systemu są naukowcy z University of Cambridge, a ich procesor pracuje bez przerwy od ponad roku. Ich badania dają nadzieję na stworzenie stabilnego, odnawialnego źródła zasilania dla niewielkich urządzeń.
      Wielkość całego systemu jest porównywalna z rozmiarami baterii AA. W jego skład wchodzą glony z rodzaju Synechocystis, niewielka aluminiowa elektroda i mikroprocesor. Całość zbudowana jest z tanich, powszechnie dostępnych i w większości poddających się recyklingowi materiałów. Twórcy systemu mówią, że najbardziej się on przyda w miejscach, gdzie brak jest dostępu do sieci energetycznych, a potrzebne są niewielkie ilości energii np. do zasilania czujników.
      Rozrastający się Internet of Things zwiększa zapotrzebowanie na energię elektryczną. Myślimy, że mamy tutaj rozwiązanie pozwalające na generowanie jej niewielkich ilości na bieżące potrzeby, mówi jeden z twórców systemu, profesor Christopher Howe. W naszym systemie nie występuje problem wyczerpania energii, gdyż do jej wytwarzania wykorzystywane jest światło słoneczne, dodaje.
      Podczas prowadzonego właśnie eksperymentu glony wykorzystywane są do zasilania procesora Arm Cortex M0+, który powszechnie wykorzystywany jest w Internet of Things. Zasilany glonami procesor pracował zarówno w warunkach domowych jak i na zewnątrz. Był wystawiony na naturalne zmiany światła i temperatury. Byliśmy pod wrażeniem ciągłości jego pracy. Sądziliśmy, że całość może ulec awarii po kilku tygodniach, ale tak się nie stało, mówi doktor Paolo Bombelli z Wydziału Biochemii University of Cambridge.
      Glony nie potrzebują specjalnego odżywiania, gdyż zapewniają sobie – i procesorowi – energię drogą fotosyntezy. I mimo tego, że do jej przeprowadzenia konieczne jest światło, procesor był zasilany nawet w okresach, gdy panowała ciemność. Glony wciąż prowadziły procesy metaboliczne.
      Twórcy systemu zwracają uwagę, że zasilanie miliardów Internet of Things stosowanymi obecnie akumulatorami litowo-jonowymi byłoby niepraktyczne. Potrzebne do tego byłoby więcej litu, niż obecnie wytwarzamy. A tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne wytwarzane są z użyciem materiałów niebezpiecznych dla środowiska. Stąd potrzeba opracowania nowych, stabilnych i przyjaznych środowisku źródeł energii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Drugi największy na świecie emitent dwutlenku węgla, Stany Zjednoczone, zapowiedział, że do 2030 roku zredukuje emisję o 50–52 procent w porównaniu z emisją z roku 2005. Administracja prezydenta Bidena chce w ten sposób zachęcić inne kraje do wyznaczenia sobie bardziej ambitnych celów przed listopadowym spotkaniem COP26 ONZ.
      Zapowiedź Białego Domu oznacza duży postęp w porównaniu z dotychczas wyznaczanymi celami. Wcześniej USA obiecywały 28-procentową redukcję do roku 2025. Zgodnie zaś z nowymi zapowiedziami za cztery lata amerykańska emisja zmniejszy się o 38% w porównaniu z rokiem 2005.
      Zapowiedzi rządu USA, mimo że ambitne, nie są jednak wystarczające. Organizacja Climate Action Tracker, która śledzi, jak poszczególne kraje wypełniają założenia Porozumienia Paryskiego, zgodnie z którymi ludzkość ma powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza powyżej epoki przedprzemysłowej mówi, że do roku 2030 Stany Zjednoczone powinny zredukować swoją emisję o 57–63 procent.
      W najnowszym oświadczeniu Biały Dom powtórzył, że do roku 2035 cała produkcja energii elektrycznej w USA ma się odbywać bezemisyjnie. Zapowiedziano też zwiększenie powierzchni lasów, większe rozpowszechnienie pomp cieplnych w budynkach mieszkalnych oraz mniej energochłonne samochody.
      USA nie są jedyny krajem, który stawia sobie coraz bardziej ambitne cele. Amerykanie poinformowali o nowych celach kilka dni po tym, gdy Wielka Brytania zapowiedziała, że do roku 2035 zredukuje swoją emisję aż o 78% w porównaniu z rokiem1990. Japonia, która jest 6. na świecie największym konsumentem węgla, obiecuje, że do roku 2030 zmniejszy emisję o 46% w porównaniu z rokiem 2013. Jeszcze niedawno zapowiadano, że będzie to 26%. W tym samym czasie Kanada ma zamiar zredukować swoją emisję o 40–45 procent w porównaniu z rokiem 2005. To znacznie mniej niż potrzebne 60% redukcji, ale dużo więcej niż wcześniej zapowiadane 30%.
      Nawet prezydent Brazylii, Jair Bolsonaro, zapowiedział bardziej zdecydowana działania. Stwierdził, że do roku 2050 jego kraj stanie się neutralny pod względem emisji węgla, a do roku 2030 zakończy się wylesianie Amazonii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Francuscy naukowcy rozwiązali zagadkę, która trapi ludzkość od tysięcy lat. Wraz z nieuchronnie nachodzącym latem wiele osób coraz częściej sięga po chłodne napoje, w tym po piwo. Teraz, dzięki uczonym z Université de Reims Champagne-Ardenne dowiedzieliśmy się, ile bąbelków uwalnia się z przeciętnej 0,5 litrowej szklanki piwa zanim cała piana opadnie.
      Już wcześniej inny zespół naukowy stwierdził, że w lampce szampana znajduje się około 1 miliona bąbelków. Co z piwem? Naukowcy z Reims oceniają, że ile bąbelków uwolni się z „delikatnie nalanego” piwa typu lager. Lagery są niezwykle popularnymi piwami. Dwutlenek węgla powstaje w nich podczas fermentacji, a dodatkowo jest w wprowadzany do napoju w czasie pakowania.
      Uczeni najpierw zmierzyli ilość dwutlenku węgla rozpuszczoną w komercyjnym lagerze przed napełnieniem nim szklanki. Następnie, wykorzystując tę informację i przyjmując, że piwo podczas nalewania do kufla ma temperaturę 5,5 stopnia Celsjusza, oszacowali, ile bąbelków powinno unosić się ze standardowego naczynia. Obserwowali też unoszące się bąbelki za pomocą szybko działającej kamery. Wykazały one, że unoszące ku powierzchni bąbelki stają się coraz większe, przechwytując i usuwając z napoju coraz więcej gazu.
      Na podstawie tak przeprowadzonych badań uczeni stwierdzili, że zanim piana opadnie, z piwa uwolni się od 200 000  do 2 000 000 bąbelków. Naukowców zaskoczył fakt, że niedoskonałości szkła inaczej wpływają na formowanie się bąbelków w szampanie, a inaczej w piwie. W piwie liczba bąbelków rośnie bardziej niż w szampanie, gdy napój jest nalewany do szkła z większymi niedoskonałościami.
      O wynikach przełomowych badań poinformowano w artykule Cracking open the mystery of how many bubbles are in a glass of beer opublikowanym na łamach pisma Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Młodzi naukowcy z Wydziału Geoinżynierii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego (UWM) stworzyli Kapsułę Nowego Życia, a w niej warunki niezbędne do powstania małego ekosystemu. Olsztynianie pracują nad specjalnym nawozem, który pozwoli na uprawę i rozwój roślinności na Marsie i w innych miejscach, w których obecnie jest to niemożliwe.
      Wyniki tych badań mogą stanowić przełom nie tylko dla NASA czy Elona Muska planującego osiedlić ludzi na Czerwonej Planecie. Pomogą także walczyć z głodem na wyjałowionych terenach pustynnych - podkreślono w komunikacie Wydziału Geoinżynierii.
      Autorami opisywanych badań są Izabela Świca ze Szkoły Doktorskiej UWM i Hubert Kowalski, doktorant z Katedry Inżynierii Środowiska na Wydziale Geoinżynierii.
      Świca i Kowalski zajmują się wytworzeniem specjalnego nawozu z biomasy glonowo-grzybowej. Co ważne, substancja ma właściwości rekultywujące glebę, również reolit marsjański.
      Początki projektu
      "Kapsuła Nowego Życia NLC" to projekt, który w 2019 r. otrzymał dofinansowanie w konkursie Studencki Grant Rektora. Autorzy kapsuły - Hubert Kowalski, Maciej Piejdak oraz Izabela Świca - stworzyli Kapsułę w ramach Koła Naukowego Inżynierii Środowiska. Jak zaznaczono w Wiadomościach Uniwersyteckich, pomysł, który wystawili do rektorskiego konkursu, był na tyle ciekawy i rozwojowy, że nie tylko otrzymał grant, ale i zakończył się zgłoszeniem do Urzędu Patentowego RP. Autorzy złożyli też propozycję jego zastosowania do użyźniania jałowych pustynnych gruntów rządom Zjednoczonych Emiratów Arabskich i Kataru.
      Do tego, żeby właściwości glonów i grzybów wykorzystać, zainspirował nas prof. Mirosław Krzemieniewski, opiekun naszego koła – opowiada Hubert Kowalski. Studenci stwierdzili, że skoro grzyby i glony się uzupełniają, należy je połączyć. Powstał pomysł podwójnego reaktora do ich hodowli. W górnej części grubej szklanej rury znajdują się zielenice - a konkretnie chlorella zwyczajna (Chlorella vulgaris) - w dolnej rezydują zaś grzyby. Na pytanie jakie, Kowalski odpowiada następująco: leśne, a mówiąc nienaukowo – tzw. psie. Pozbieraliśmy ich grzybnie w lesie i zasadziliśmy na podłożu ze słomy w naszym reaktorze. Glony i grzyby mają dużo światła i ciepła, dostają pożywki i ich jedynym zadaniem jest produkować biomasę.
      Badamy współpracę i wzajemne zależności rozwoju między glonami a grzybami w warunkach niemal samowystarczalnych. Grzyby, rozkładając namnażającą się biomasę mikroglonów, wydzielają niezbędny do rozwoju glonów dwutlenek węgla. Glony zaś, w procesie fotosyntezy, wytwarzają tlen dla grzybów. W ten sposób powstaje nawóz, który użyźnia glebę – dodaje.
      Mechanizm działania i prace nad udoskonaleniem
      Woda zostanie pozyskana z urządzenia wykorzystującego zjawisko skraplania się rosy. Wykorzystanie paneli fotowoltaicznych pozwoli m.in. na ogrzanie reaktora z glonami i grzybami nocą. Jak podaje Lech Kryszałowicz, redaktor naczelny Wiadomości Uniwersyteckich, część glonów z górnego reaktora będzie dopływać do dolnego z grzybami, aby miały czym się pożywiać. Z zewnątrz kapsuła będzie potrzebować tylko co jakiś czas pożywki dla glonów. Nadmiar biomasy z reaktora będzie odprowadzany bezpośrednio do gruntu pod kapsułą, użyźniając go. Kapsuły można ustawiać przy sobie, tak aby powstawały poletka. Nadmiar tlenu uleci do atmosfery. W warunkach laboratoryjnych z 2 kg CO2 udało się uzyskać 1 kg biomasy.
      Kapsuła Nowego Życia to bardzo oryginalny i obiecujący pomysł. To szansa na użyźnienie gruntów na obszarach o glebach ubogich, pustynnych, gdyż wzbogaca je w substancje organiczne. Ważne jest też to, że Kapsuły nie potrzebują licznej obsługi. Jej autorzy myślą już o zasilaniu ich w pożywki dla glonów za pomocą dronów, a Izabela o wykorzystaniu tego pomysłu do ożywienia Marsa – pochwalił byłych podopiecznych prof. Mirosław Krzemieniewski.
      Badania rozpoczęły pod kierunkiem prof. Krzemieniewskiego, a obecnie są kontynuowane pod przewodnictwem prof. dr. hab. Marcina Dębowskiego. Pracujemy ciągle nad udoskonaleniem kapsuły, czyli np. zwiększeniem wydajności glonów i badaniem, w jakim tempie substancja organiczna przenika przez grunt – mówi Kowalski.
      Jeśli próby zasilania Kapsuł przez drony się powiodą, obniży to koszty ich eksploatacji i niewątpliwie zwiększy ich atrakcyjność. Będzie ich można ustawiać więcej i w większej liczbie miejsc, także w tych z trudnym dostępem.
      Pracujemy na symulancie marsjańskiej gleby, który pochodzi z Hawajów. Na podstawie zgromadzonych danych pozyskanych z dotychczasowej eksploracji Czerwonej Planety Amerykanie stworzyli kopię skały pokrywającej Marsa o identycznych właściwościach. Badając wytworzony nawóz, w Kapsule Nowego Życia eksperymentujemy na próbkach właśnie tego symulantu – wyjaśnia Izabela Świca.
      Nie tylko Mars
      Wyniki badań doktorantów mogą pomóc w odtworzeniu żyzności gleb na terenach zdegradowanych, a także pustynnych. Nasze badania umożliwią uprawę i rozwój roślinności w miejscach, na których dzisiaj nie da się tego robić. W obliczu zwiększającej się liczby ludności na świecie i ciągle nierozwiązanego problemu głodu, organiczny nawóz użyźniający glebę niesie nadzieję na poprawę warunków życia dla milionów ludzi - podkreśla Świca.
      Prace badawcze mają się zakończyć w 2023 roku.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...