Mae technoleg newydd, arbed ynni yn cynhyrchu cyfansoddion silica o ddeunyddiau annhebygol: reis plisgyn, gwrthrewydd, ac alcohol grawn.
Beryglu'n silica ac eraill cyfansoddion silicon yn hanfodol ar gyfer nifer o gynhyrchion y defnyddiwn bob dydd, a oedd nid yn unig ym hynny pacedi bach "NID BWYTA." Rydyn ni'n eu defnyddio i amsugno lleithder a allai niweidio cynhyrchion newydd, ac nid rhan fwyaf ohonom yn meddwl llawer am iddynt.
Mae cannoedd o filoedd o dunelli o beryglu'n silica ac eraill cyfansoddion silica a gynhyrchwyd bob blwyddyn. Rydyn ni'n eu defnyddio i Pwylaidd wafferi silicon sy'n mynd i electroneg, i gryfhau'r rhan, i wneud paent a phapur gwyn, fel garw mewn past dannedd, ac ie, mewn pecynnau bach di-rif o gleiniau silica gel.
Heddiw roedd yn broses ddrud a carbon-ddwys sy'n ei gwneud yn ofynnol i wresogi gloddiwyd silicon metel a glo caled, glo i 3,500 o gradd Celsius (6,332 gradd Fahrenheit) mewn ffwrnais arc trydan yn cynhyrchu cyfansoddion silicon pur.
Dywed Richard Lane, athro gwyddoniaeth deunyddiau a peirianneg yn y Brifysgol Michigan a ddatblygodd y broses newydd, gallai arbed tua chwe tunnell o allyriadau carbon fesul tunnell o gyfansoddion silica a gynhyrchir. Mae'n amcangyfrif y gost o dechneg fod 90 y cant yn llai na'r broses bresennol, gyda bron dim ôl troed carbon.
Credir bod y dechneg newydd yn y Prif dull cemegol syml a rhad ar gyfer cynhyrchu cyfansoddion silica pur o wastraff amaethyddol.
Plisgyn reis
Mae llawer o wastraff amaethyddol y byd yn cynnwys silica, ac mae'r chwilio am ffordd ymarferol i echdynnu yn ymestyn 80 mlynedd yn ôl. Er y gellid defnyddio'r broses newydd i gynhyrchu silica ac sy'n cynnwys silicon cemegau o'r nifer o fathau o wastraff amaethyddol, roedd Lane yn canolbwyntio ar ddefnyddio plisgyn a adawyd ar ôl prosesu reis.
Hull yn yr haen allanol o'r grawn reis. Dilëir pan reis yn cael ei brosesu. Cynhyrchir cannoedd o filiynau o dunelli o y plisgyn ledled y byd bob blwyddyn. Mae llawer yn llosgi i gynhyrchu trydan, a lludw sydd dros ben yn cynnwys lefelau uchel o silica. Defnyddir rhywfaint o'r lludw hwn mewn adeiladu neu fel inswleiddio, ond mae llawer ohono'n dympio mewn safleoedd tirlenwi.
Ond er bod y byd yn nofio mewn lludw hull reis silica cyfoethog, cael bod silica allan wedi profi i fod yn her fawr. Mae'r anhawster yn deillio gan amlaf o bond cemegol hynod o gref rhwng silicon ac ocsigen, un o'r cryfaf sy'n bodoli mewn natur.
Whyantifreeze ac ethanol?
Canfu Lane dwy ffordd hawdd a rhad i dorri bond hwnnw: ethylen glycol, neu gwrthrewydd, ac ethanol, neu alcohol grawn. Mae gwrthrewyddion ynghyd â swm bychan o sodiwm hydrocsid yn gwanhau bondiau cemegol rhwng y silica ac ynn hull reis ar ddechrau'r broses, diddymu y silica i ateb hylifol.
Mae ateb wedyn yn cael eu gwresogi i 390 gradd Celsius (734 gradd Fahrenheit), ffurfio polymer silica a gwrthrewyddion. Tra mae'r cam hwn yn ei gwneud yn ofynnol i ynni, mae mwy na gwrthbwyso gan ynni cynhyrchu pan losgir y plisgyn reis ar ddechrau'r broses. A gan y llyncwyd carbon a rhyddhau pan losgir y plisgyn o'r blaen gan blanhigion reis, ystyrir y broses carbon niwtral. Mae gwres yn cynhyrchu polymer gwrthrewyddion silica sydd wedyn yn cael ei hidlo i gael gwared ar y Lludw.
Yna ychwanegir alcohol grawn ar ddiwedd y broses. Mae'n gemegol debyg i gwrthrewydd, felly mae mae'n hawdd cyfnewid yn lle'r gwrthrewydd, sydd wedyn yn cael ei ailgylchu. Yna gellir silica hylif ei ddistyllu allan o'r ail ateb hwn a'i ddefnyddio i wneud cynnyrch silica beryglu'n pur ar gyfer defnydd diwydiannol.
Mae Lane wedi ffurfio cwmni, Mayasil, i commercialize y dechnoleg, sydd wrthi'n adeiladu ffatri "cyn-beilot" a ddefnyddir i ddatblygu graddedig ar broses gweithgynhyrchu. Os bydd y raddfa i fyny yn llwyddiannus, mae Lane yn rhagweld y bydd yn newid y ffordd y gwneir silica cynhyrchion a ddefnyddir sylfaenol.
"Rwy'n credu yn y pen draw, byddwn yn cynhyrchu silica pur a chyfansoddion eraill silicon dde wrth ymyl y caeau reis," meddai Lane. "Bydd yn bosibl i broses reis a chynhyrchu silica raddau uchel mewn un lleoliad ag ôl-troed carbon ychydig neu ddim. "Mae'n gyffrous iawn."