Для решения некоторых технических вопросов человеку пока что не хватает знаний и технологий, поэтому приходится довольствоваться далеко не эффективными методами работы. Например, для получения газов до сих пор используется дистилляция. Тем не менее прогресс не стоит на месте, австралийские специалисты предложили совершенно новый способ разделения газов, обладающий большими перспективами во многих областях.

Как разделить неделимое

Подавляющая часть природных ресурсов никогда не встречается в чистом виде, практически все они добываются в виде смесей. Именно поэтому получение жизненно важных для человечества материалов всегда связано с огромными затратами. Например, газообразные и жидкие вещества часто приходится разделять между собой, поскольку в смесях их использовать невозможно. К счастью, сделать это не так уж и сложно, благо человеку с давних времён известен процесс дистилляции. Суть его состоит в нагреве до определённых температур, когда жидкости начинают переходить в газообразную фазу. Поскольку температура кипения у разных веществ отличается, их можно испарить и затем конденсировать по-отдельности. С газами поступают точно также, охлаждают до сверхнизких температур до образования жидкости, а затем испаряют.

Метод дистилляции сам по себе достаточно прост, но при этом на него уходит огромное количество энергии. Согласно некоторым подсчётам, доля энергозатрат при таком способе переработки по всему миру составляет до 15%, а это огромная цифра. Если найти и внедрить альтернативный метод разделения газов и жидкостей, можно было бы снизить нагрузку на энергосистему или перераспределить освободившиеся ресурсы на более насущные нужды. Над его разработкой трудятся, в том числе и австралийские специалисты из Университета Дикина. Они уверены, что нашли универсальный способ, позволяющий добиться разделения с гораздо меньшими затратами энергии.

Шаровая мельница как решение проблемы

В ходе своей работы исследователи экспериментировали с парафином, пытаясь разделить его на составляющие, они нагревали парафин, получая при этом смесь олефиновых, алкиновых и парафиновых газов. Для того чтобы отделить их друг от друга, учёные использовали свойство некоторых веществ поглощать газообразные вещества. В своих исследованиях они обнаружили, что некоторые материалы одни газы абсорбируют лучше, а другие хуже. На этом эффекте они и построили экспериментальную машину.

Главная её часть – шаровая мельница. Она представляет собой металлический барабан, заполненный стальными шарами. Во время работы барабан крутится, а шары скатываются вниз, измельчая всё, что находится внутри. Перемешивание и измельчение запускает механохимическую реакцию. В процессе работы в барабан подаётся газовая смесь, один из компонентов которой поглощается гораздо лучше, чем остальные (в идеальных условиях должен абсорбироваться лишь один газ). Таким образом через некоторое время большая часть газа соединяется с перемалываемым твёрдым веществом.

По словам учёных, лишь небольшая часть связанного газа высвобождается в процессе хранения полученного порошка. При этом разработанный ими метод можно адаптировать к обработке любых летучих веществ, нужен лишь подходящий сорбент. Для высвобождения необходимо нагреть вещество до нескольких сотен градусов. Несмотря на то, что процесс получения обогащённого порошка и высвобождения газа тоже требует затрат энергии, её необходимо в 10-100 раз меньше, чем при дистилляции, в зависимости от обрабатываемых веществ.

Пока что новый метод разделения веществ находится на этапе исследований, поэтому о практических результатах говорить пока очень рано. Тем не менее сфера его использования может быть очень большой. Например, с его помощью можно транспортировать водород. На текущий момент для его хранения и перевозки (в том числе и в качестве топлива) используется нагнетание под высоким давлением или охлаждение до сверхнизких температур. В любом случае это затратно и неэффективно. С новой технологией можно будет избежать использования дорогостоящего оборудования и потенциально опасных методов хранения водорода.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!