Một công nghệ mới, tiết kiệm năng lượng sản xuất hợp chất silica từ không chắc liệu: gạo vỏ, chất chống đông và ngũ cốc rượu.
Sản silica và các hợp chất silicon là rất cần thiết cho nhiều sản phẩm chúng tôi sử dụng hàng ngày, và không chỉ ở những gói nhỏ được đánh dấu "KHÔNG ĂN." Họ đang được sử dụng để hấp thụ hơi ẩm có thể làm hỏng sản phẩm mới, và hầu hết chúng ta không nghĩ nhiều về họ.
Hàng trăm ngàn tấn sản silica và các hợp chất silica được sản xuất mỗi năm. Họ đang được sử dụng để đánh bóng các tấm wafer silicon đi vào thiết bị điện tử, để tăng cường các lốp xe, để làm cho sơn và giấy trắng, như là một vật liệu mài mòn trong kem đánh răng, và có, trong vô số các gói dữ liệu nhỏ của hạt silica gel.
Sản xuất các hợp chất silicon được độ tinh khiết cao, là một quá trình tốn kém và carbon-chuyên sâu đòi hỏi phải có hệ thống sưởi khai thác kim loại silic, than đá antrasít đến 3.500 ° c (6,332 ° f) trong lò hồ quang điện ngày nay.
Richard Laine, một giáo sư của khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Michigan đã phát triển quá trình mới này, nói rằng nó có thể tiết kiệm khoảng sáu tấn khí thải carbon mỗi tấn của các hợp chất silica được sản xuất. Ông ước tính chi phí của các kỹ thuật được 90 phần trăm ít hơn so với trình hiện tại, với hầu như không có khí carbon.
Kỹ thuật mới được cho là đơn giản, không tốn kém hóa chất phương pháp đầu tiên để sản xuất các hợp chất tinh khiết cao silica từ rác thải nông nghiệp.
Gạo vỏ
Nhiều chất thải nông nghiệp trên thế giới có chứa silica, và tìm kiếm một cách thiết thực để giải nén nó trải dài trở lại 80 năm. Trong khi quy trình mới có thể được sử dụng để sản xuất silica và hóa chất chứa silic từ nhiều loại chất thải nông nghiệp, Laine tập trung vào việc sử dụng vỏ trái trên từ chế biến gạo.
Thân tàu là lớp ngoài cùng của các hạt gạo. Nó sẽ bị xoá khi gạo được xử lý. Hàng trăm triệu tấn các hulls được sản xuất trên toàn thế giới mỗi năm. Nhiều người bị đốt cháy để sản xuất điện, và tro là còn sót lại có chứa hàm lượng silica cao. Một số tro này được sử dụng trong xây dựng hoặc như là vật liệu cách nhiệt, nhưng phần lớn nó được đổ vào bãi chôn lấp.
Nhưng trong khi thế giới ngập trong giàu silica gạo hull ash, nhận rằng silica ra đã chứng minh là một thách thức lớn. Khó khăn bắt nguồn chủ yếu từ liên kết hóa học vô cùng mạnh mẽ giữa silic và oxy, một trong những mạnh nhất mà tồn tại trong tự nhiên.
Whyantifreeze và ethanol?
Laine tìm thấy hai cách dễ dàng và không tốn kém để phá vỡ các trái phiếu đó: ethylene glycol, hay chất chống đông, và ethanol hoặc ngũ cốc rượu. Chất chống đông, kết hợp với một lượng nhỏ natri hydroxit làm suy yếu liên kết hóa học giữa silic và tro thân lúa ở đầu của quá trình, hòa tan silica thành một giải pháp lỏng.
Các giải pháp sau đó được đun nóng đến 390 ° c (734 ° f), tạo thành một polymer của silica và chất chống đông. Trong khi giai đoạn này đòi hỏi năng lượng, nó là nhiều hơn bù đắp năng lượng được sản xuất khi vỏ gạo được đốt cháy ở đầu của quá trình. Và bởi vì các-bon phát hành khi các hulls được đốt cháy trước đây được hấp thụ bởi các nhà máy gạo, quá trình này được coi là cacbon trung tính. Nhiệt tạo ra một polymer silica – chất chống đông sau đó được tinh lọc để loại bỏ tro.
Ngũ cốc rượu sau đó được thêm vào cuối của quá trình. Đó là hóa học tương tự như chất chống đông, vì vậy nó dễ dàng giao dịch hoán đổi trong để thay thế chất chống đông, đó là sau đó tái chế. Silica lỏng sau đó có thể được chưng cất ra khỏi giải pháp thứ hai này và được sử dụng để làm cho một sản phẩm tinh khiết cao sản silica dùng trong công nghiệp.
Laine đã thành lập một công ty, Mayasil, để thương mại hóa công nghệ đang trong quá trình xây dựng một nhà máy "Pre-thí điểm" sẽ được sử dụng để phát triển một thu nhỏ lên quá trình sản xuất. Nếu quy mô-up thành công, Laine dự đoán rằng nó về cơ bản sẽ thay đổi cách silica sản phẩm được thực hiện và được sử dụng.
"Tôi nghĩ rằng cuối cùng, chúng tôi sẽ sản xuất, độ tinh khiết cao silica và các hợp chất silicon được ngay bên cạnh ruộng lúa," Laine nói. "Nó sẽ có thể để xử lý gạo và sản xuất cao cấp silica trong một vị trí duy nhất với ít hoặc không có lượng khí thải carbon. Đó là thực sự rất thú vị."