Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Sproszkowali metan

Recommended Posts

Chemicy z University of Liverpool opracowali technikę proszkowania metanu. Może ona w przyszłości zrewolucjonizować sposób transportu tego gazu oraz przyczynić się do rozwoju pojazdów napędzanych  metanem.

Andrew Cooper i jego zespół pokazali, że można zamknąć metan w suchej wodzie, czyli mieszaninie krzemionki i wody.

Metan w stanie stałym jest znany  nie od dzisiaj. Wodzian metanu powstaje w rurociągach, przyczyniając się do ich zatykania, a duże złoża tego związku znajdują się np. pod dnem oceanów. Mogą w przyszłości stać się one przyczyną poważnych kłopotów, jeśli wskutek rosnących temperatur metan uwolni się do atmosfery.

Wodzian metanu powstaje bowiem z wody i metanu w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury. Już wcześniej próbowano sztucznie produkować "stały metan". Problem w tym, że potrzebne jest wspomniane już wysokie ciśnienie i niska temperatura, a cały proces zachodzi powoli. Można go przyspieszyć gwałtownie mieszając wodę z metanem, jednak jest to proces kosztowny i skomplikowany. Dlatego wciąż najpopularniejszym środkiem transportu metanu są rurociągi oraz specjalne pojemniki, w których znajduje się on pod ciśnieniem.

Cooper i jego koledzy znaleźli jednak rozwiązanie problemu. Najpierw stworzyli suchą wodę poprzez połączenie wody z krzemionką, dzięki czemu powstały miniaturowe kropelki wody, których powierzchnię pokrywała krzemionka, niedopuszczając do ich zlewania się. Jeśli kiedykolwiek widzieliście krople wody na suchym kurzu, to jest to coś podobnego. Formują one kulki pokryte kurzem - mówi Cooper. Sucha woda to specyficzna substancja. Wygląda jak proszek, ale wystarczy rozetrzeć ją na skórze by stała się wodą.

Naukowcy zauważyli, że stworzona przez nich sucha woda pochłania w temperaturze 0 stopni Celsjusza, olbrzymie ilości metanu. W 6 gramach suchej wody można zawrzeć aż litr gazu. Co więcej, taka metoda zestalania gazu jest prosta i tania.

Ma ona jednak i wady. Tak uzyskany sproszkowany wodzian jest stabilny pod ciśnieniem atmosferycznym tylko wówczas, gdy zostanie schłodzony do temperatury -70 stopni Celsjusza. Temperaturę tę można podnieść, ale wówczas trzeba zwiększyć ciśnienie. Kolejny problem to ponowne łączenie się kropli wody po kilkunastu cyklach uwalniania i zatrzymywania gazu. Powoduje to spadek zdolności suchej wody do wchłaniania gazu. Można mu zapobiec poprzez regularne wstrząsanie.
Cooper przyznaje, że jeśli chodzi o przechowywanie gazu, to trudno jest od razu rozwiązać wszystkie problemy. Dlatego też jego technologia przez dłuższy czas nie będzie wykorzystywana w praktyce.

Share this post


Link to post
Share on other sites

-70 stopni to nie taki znowu duży kłopot. Termos wypełniony suchym lodem rozwiązuje problem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wszystko zależy w tym momencie od tego, ile to dokładnie jest ten "niski koszt", o którym mówią autorzy metody.

Share this post


Link to post
Share on other sites

a czy zwiększenie ciśnienia nie oznaczałoby po prostu zamkniecia całości w butli pod wyższym ciśnieniem? Czy mała ściśliwość wody byłaby tu problemem?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przede wszystkim zwiększanie ciśnienia jest niebezpieczne, a po drugie dość drogie powyżej pewnej granicy. Poza tym nie wiem, jak to jest z metanem, ale np. ciekłego azotu absolutnie nie wolno przechowywać w idealnie szczelnych termosach, bo z 1 litra cieczy powstaje 100 litrów gazu - a to z kolei oznacza gigantyczne ciśnienie, ale działające w drugą stronę.

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
      W wiecznej zmarzlinie i hydratach w głębi oceanów, uwięzione są olbrzymie ilości węgla. Od dawna słyszymy, że, w miarę wzrostu temperatury na Ziemi, węgiel ten może zostać uwolniony w postaci metanu – bardzo silnego gazu cieplarnianego – gwałtowanie przyspieszy globalne ocieplenie. Jednak ostatnie badania wskazują, że ten czarny scenariusz może się nie ziścić.
      Gdy rośliny się rozkładają, w glebie pojawia się węgiel. Jednak gdy jest bardzo zimno, materia organiczna zamarza, a węgiel zostaje w niej uwięziony i nie trafia do atmosfery. Z taką sytuacją mamy do czynienia na Syberii, Alasce i północy Kanady, tam, gdzie występuje wieczna zmarzlina. Jednak w wiecznej zmarzlinie uwięzione jest też bardzo dużo zamrożonej wody. Gdy wieczna zmarzlina zaczyna się roztapiać, gleba zostaje zalana wodą i powstaje środowisko o niskiej zawartości tlenu. W połączeniu z zawartym w glebie węglem tworzą się idealne warunki dla mikroorganizmów, które żywią się węglem i uwalniają metan do atmosfery.
      Drugie wielkie źródło metanu, hydraty metanu, znajduje się w głębi oceanów. Do ich uformowania się potrzebna jest bowiem niska temperatura i wysokie ciśnienie. Jeśli temperatura wody wzrośnie, hydraty zostaną zdestabilizowane, rozpadną się i uwolnią metan.
      Naukowcy od dawna obawiają się roztapiania wiecznej zmarzliny i destabilizacji hydratów metanu. Dlatego też postanowili sprawdzić, jak sytuacja wyglądała w przeszłości. Grupa z laboratorium profesora Wasilija Petrenko, na czele której stał Michael Dyonisius, zbadała rdzenie z lodowca Taylor na Antarktydzie. Uwięzione tam powietrze sprzed 8–15 tysięcy lat pozwalało na zbadanie składu ziemskiej atmosfery z przeszłości. To okres, który jest częściowo podobny do obecnego. Ziemia przechodziła wówczas z epoki chłodniejszej do cieplejszej. Jednak wówczas zmiana była naturalna. Teraz jest ona napędzana przez działalność człowieka i przechodzimy z epoki cieplejszej do jeszcze cieplejszej, mówi Dyonisius.
      Jak dowiadujemy się ze Science, uczeni, badając węgiel-14 w swoich próbkach stwierdzili, że uwalnianie metanu do atmosfery było wówczas małe. Prawdopodobieństwo destabilizacji starych rezerwuarów węgla i pojawienia się silnego ociepleniowego sprzężenia zwrotnego również i dzisiaj jest małe, mówi Dyonisius. Zdaniem badaczy, podczas ocieplenia związanego z końcem epoki lodowej emisja metanu do atmosfery była niewielka, gdyż na Ziemi istnieją naturalne bufory zabezpieczające.
      W przypadku hydratów (klatratów) metanu, takim buforem jest sam ocean. Jeśli doszłoby do ich rozpadu, większość uwolnionego metanu zostanie rozpuszczone i utlenione w wodzie przez mikroorganizmy. Tylko niewielka jego część trafi do atmosfery. Jeśli zaś chodzi o metan z wiecznej zmarzliny, to jeśli uformuje się on wystarczająco głęboko w glebie, to może on zostać utleniony przez bakterie, zanim z gleby się wydostanie. Może też nigdy nie powstać i węgiel z wiecznej zmarzliny uwolni się w postaci dwutlenku węgla.
      Naukowcy zauważyli jednocześnie, że w przeszłości ocieplający się klimat spowodował uwalnianie się większej ilości metanu z mokradeł. I takiego scenariusza możemy się spodziewać. Jednak, jak mówi profesor Petrenko, antropogeniczna emisja metanu jest obecnie 2-krotnie większa niż emisja z mokradeł. Nasze dane wskazują, że nie powinniśmy się martwić olbrzymią ilością metanu, która może uwolnić się w wyniku globalnego ocieplenia. Powinniśmy martwić się metanem emitowanym przez człowieka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W ubiegłym roku ponownie wzrósł poziom metanu w atmosferze. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić, dlaczego tego potężnego gazu cieplarnianego jest od lat coraz więcej. W roku 2018 jego koncentracja wzrosła o 10,77 części na miliard (ppb). To drugi największy wzrost od dwóch dekad.
      Metan żyje w atmosferze znacznie krócej niż dwutlenek węgla, jednak wywołuje znacznie silniejszy efekt cieplarniany. Od 2007 roku obserwowany jest wzrost stężenia tego gazu, a w ciągu ostatnich 4 lat zjawisko to przyspieszyło.
      Euan Nisbet z Royal Holloway University w Londynie mówi, że wzrost ten bardzo martwi naukowców. A jeszcze bardziej niepokojący jest fakt, że nikt nie potrafi powiedzieć, co napędza rosnącą koncentrację metanu.
      Nie wiemy, jaki proces jest odpowiedzialny za to, że ilość metanu rośnie tak szybko, mówi Ed Dlugokencky z amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA). Z opinią tą zgadza się Keith Shine z Reading University. Bardzo niepokojący jest fakt, że tempo wzrostu koncentracji metanu – po okresie dość powolnego wzrostu – zbliża się do tego z lat 80. A jeszcze bardziej martwi to, że nie rozumiemy przyczyn tego wzrostu.
      Jedną z możliwych przyczyn jest globalne ocieplenie, powodujące, że więcej metanu uwalnia się z tropikalnych mokradeł, co dodatkowo przyspiesza ocieplenie. Nie jestem pewien, ale wygląda na to, że ocieplenie zaczęło napędzać samo siebie, dodaje Nisbet. Na razie jednak brak dowodów, na potwierdzenie tej hipotezy.
      Inni specjaliści zwracają uwagę, że nie wiadomo nawet, czy ten dodatkowy metan pochodzi z naturalnych źródeł, jak na przykład z cieplejszych i bardziej wilgotnych mokradeł, czy też ze źródeł antropogenicznych, jak bardziej intensywna uprawa ryżu czy spalanie paliw kopalnych. Niewykluczone też, że to połączenie tych wszystkich czynników.
      Jakby jeszcze tego było mało, im więcej wiemy o metanie, tym bardziej groźny się on okazuje. Jeszcze w 1990 roku podczas prezentacji raportu klimatycznego dla ONZ oceniano, że 1 tona metanu ma taki wpływ na ocieplenie klimatu jak 21 ton CO2. Niedawno naukowcy stwierdzili, że metan jest 28-krotnie silniejszym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla, a dowody, którymi obecnie dysponujemy sugerują, że 1 tona metanu może odpowiadać nawet 35 tonom CO2.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stany Zjednoczone, Bangladesz, Kanada, Meksyk, Ghana i Szwecja utworzyły koalicję, która pod kierunkiem Programu Środowiskowego ONZ będzie prowadziła działania mające na celu zmniejszenie emisji innych niż dwutlenek węgla zanieczyszczeń, przyczyniających się do powstawania efektu cieplarnianego.
      Przed miesiącem informowaliśmy, że naukowcy z Goddard Institute for Space Studies opublikowali wyniki badań, z których wynika, że można niemal natychmiastowo spowolnić globalne ocieplenie redukując emisję metanu i sadzy. Wprowadzenie tego pomysłu w życie jest o tyle proste, że wystarczy wyeliminować zaledwie 14 źródeł metanu i sadzy, by uzyskać znaczącą poprawę. Ponadto, w przeciwieństwie do propozycji eliminacji dwutlenku węgla, ograniczenie emisji metanu i sadzy nie pociągnie ze sobą tak wysokich kosztów i nie zagrozi rozwojowi gospodarczemu szczególnie słabiej rozwiniętych państw.
      Sześć wspomnianych krajów chce walczyć z emisją metanu, sadzy oraz fluorowanych węglowodorów (HFC). Te zanieczyszczenia wywierają silny efekt cieplarniany, jednak pozostają w atmosferze zaledwie przez kilka dni lub tygodni. Zatrzymanie ich emisji będzie oznaczało natychmiastowe spowolnienie ocieplenia. Uczeni szacują, że jeśli plan się powiedzie, to do roku 2050 średnie globalne temperatury wzrosną o 0,5 stopnia Celsjusza mniej niż się obecnie przewiduje. Dodatkowe korzyści z ich wyeliminowania z powietrza to większe zbiory roślin uprawnych oraz uratowanie życia setek tysięcy osób, które umierają z powodu chorób układu oddechowego i sercowo-naczyniowego.
      Jeśli koalicja będzie prężnie działała i dołączą do niej inne kraje, niewykluczone, że uda się zintensyfikować międzynarodowe wysiłki na rzecz walki z globalnym ociepleniem.
      Co ciekawe, badania nad zanieczyszczeniami, które krótko są obecne w atmosferze, a wywierają wpływ na klimat, prowadzone są co najmniej od dekady. Jednak dopiero teraz politycy zainteresowali się tym zagadnieniem.
      Sporów politycznych nie da się jednak całkowicie uniknąć. Z jednej strony sporo metanu emituje przemysł wydobywczy, szczególnie gazowy. Można się więc spodziewać opozycji z jego strony. Z kolei Indie już wcześniej wyrażały sprzeciw wobec skupiania się na sadzy w obawie, że zmniejszy to nacisk na kraje wysoko uprzemysłowione, które są największymi emitentami CO2. Indie i Chiny sprzeciwiają się też ograniczeniom emisji HFC, mimo, że związki te wywołują tysiące razy silniejszy efekt cieplarniany niż dwutlenek węgla.
      Finansowanie prac wspomnianej na wstępie grupy wzięły na siebie na razie Stany Zjednoczone i Kanada, które zadeklarowały, odpowiednio, 10 i 3 miliony dolarów. Wiadomo też, że Norwegia rozważa przyłączenie się do nowej inicjatywy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zeszłoroczne trzęsienie ziemi w Japonii spowodowało uwolnienie z płyty oceanicznej pióropusza metanu. Wraz z gazem uniosły się żyjące w płytach i nieco wyżej w kolumnie wody mikroorganizmy. Pojawiła się charakterystyczna mleczna chmura (Scientific Reports).
      Trzydzieści sześć dni po trzęsieniu zespół doktora Shinsuke Kawagucciego z Japońskiej Agencji Nauk Morsko-Lądowych i Technologii (JAMSTEC) pobrał w 4 punktach wzdłuż Rowu Japońskiego próbki wody z głębokości do 5,7 km; w pobliżu znajdowało się epicentrum z 11 marca. Chmura mierzona od najniższego punktu rowu miała ok. 500 km długości, 400 km szerokości i 1,5 km wysokości. Gdy Kawagucci wrócił po 98 dniach od kataklizmu, nadal tam była. Stwierdzono, że stężenie metanu w chmurze było 20-krotnie wyższe niż w wodzie przed trzęsieniem.
      Ponieważ w CH4 występował izotop węgla pasujący do izotopu wykrytego wcześniej podczas badań wiertniczych rowu, metan musiał pochodzić z rejonów położonych głęboko pod dnem.
      Próbki wody badano nie tylko pod kątem stężenia metanu, ale i obecności RNA mikroorganizmów. Okazało się, że 36 dni po trzęsieniu na głębokości 5 km było 7-krotnie więcej bakterii i archeonów niż wcześniej. Po 98 dniach poziom mikroorganizmów wrócił z grubsza do normy, ale nadal wykrywano gatunki występujące w płytach oceanicznych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Państwa wciąż nie potrafią się porozumieć w sprawie redukcji emisji dwutlenku węgla, co miałoby spowolnić postępujące globalne ocieplenie. Emisja tego gazu osiągnęła w 2010 roku rekordowo wysoki poziom.
      Badania zespołu naukowego pracującego pod kierunkiem Drew Shindella z Goddard Institute for Space Studies, których wyniki opublikowano w Science, wykazały, że można osiągnąć praktycznie natychmiastowe spowolnienie ocieplenia, redukując emisję metanu i sadzy. Jakby tego było mało, okazało się, że spośród 400 różnych sposobów na obniżenie ich emisji, wystarczy zastosować 14, by osiągnąć 90% efektu, jaki dałoby wykorzystanie wszystkich 400. Z analizy wynika, że te 14 sposobów pozwoli na ograniczenie wzrostu temperatury do 0,5 stopnia Celsjusza do roku 2050.
      Spadek tempa ocieplenia klimatu zauważylibyśmy w ciągu kilku, kilkunastu tygodni. Wszystko dzięki temu, że metan i sadza pozostają w atmosferze znacznie krócej niż CO2.
      Wspomniane 14 sposobów, to:
      - wyeliminowanie emisji metanu przez kopalnie (szczególnie w Chinach) poprzez jego przechwytywanie i spalanie;
      - wyeliminowanie emisji metanu przez instalacje wydobywcze ropy naftowej i gazu (szczególnie w Rosji, Afryce i na Bliskim Wschodzie);
      - przechwycenie gazu emitowanego przez pola uprawne w USA i Chinach oraz promowanie recyklingu i kompostowania odpadków organicznych;
      - okresowe natlenianie pól uprawnych ryżu, co wyeliminuje bakterie produkujące metan;
      - zapobieganie wyciekom gazu z rurociągów (szczególnie w Rosji);
      - przechwytywanie emisji metanu z oczyszczalni ścieków;
      - filtrowanie sadzy emitowanej przez silniki spalinowe oraz podjęcie wysiłków na rzecz eliminacji nieefektywnych silników spalinowych;
      - eliminacja w gospodarstwach domowych palenisk i piecyków emitujących sadzę oraz zastąpienie ich nowocześniejszymi rozwiązaniami opalanymi drewnem, biomasą i metanem;
      - zastąpienie tradycyjnych pieców do wypalania bardziej nowoczesnymi rozwiązaniami;
      - zastąpienie tradycyjnych pieców koksowniczych nowocześniejszymi rozwiązaniami;
      - wprowadzenie zakazu spalania na otwartym powietrzu odpadków rolniczych;
      - rozpowszechnienie na całym świecie instalacji do pozyskiwania metanu z odchodów zwierzęcych.
      Zdaniem naukowców, takie działania przyniosą też korzyści ekonomiczne. Obliczają oni, że uchroni to przed przedwczesną śmiercią z powodu zanieczyszczenia powietrza od 700 000 do 4,7 miliona osób rocznie i pozwoli zwiększyć plony zbóż od 30 do 135 milionów ton w ciągu roku.
      Na interaktywnych mapach udostępnionych przez NASA widzimy, że największe korzyści z zastosowania powyższych zaleceń odniosą kraje Azji i Bliskiego Wschodu.
×
×
  • Create New...