تقنية جديدة، وتوفير الطاقة وتنتج مركبات السليكا من المواد غير المحتمل: الأرز بدن، والتجمد، والكحول الحبوب.
والسليكا سرع ومركبات السليكون أخرى ضرورية للعديد من المنتجات التي نستخدمها يوميا، وليس فقط في تلك الحزم قليلاً تم وضع علامة "لا تآكل". وكنت تستخدم لامتصاص الرطوبة التي يمكن أن تضر بالمنتجات الجديدة، ولا أعتقد أن معظمنا الكثير عنهم.
مئات آلاف الأطنان من السليكا سرع وغيرها من مركبات السليكا تنتج كل سنة. كنت تستخدم لتلميع رقائق السيليكون التي تذهب إلى الإلكترونيات، تعزيز الإطارات، وجعل الدهانات وورق أبيض، الكاشطة في معجون الأسنان، ونعم، في عدد لا يحصى من حزم صغيرة من الخرز هلام السليكا.
إنتاج مركبات السليكون عالي النقاء هو اليوم عملية مكلفة وكثافة الكربون تتطلب تدفئة الملغومة السليكون الفحم انثراسايت والمعادن إلى 3,500 درجة مئوية (6,332 درجة فهرنهايت) في فرن قوس الكهربائي.
ويقول ريتشارد لين، أستاذ علوم المواد والهندسة في جامعة ميشيغان الذي طور عملية جديدة، فإنه يمكن توفير حوالي ستة أطنان من انبعاثات الكربون للطن من مركبات السليكا تنتج. أنه تقديرات تكلفة هذه التقنية أن يكون 90 في المئة أقل من العملية الحالية، مع تقريبا لا انبعاثات الكربون.
ويعتقد تقنية جديدة لتكون أول أسلوب كيميائية بسيطة وغير مكلفة لإنتاج مركبات السيليكا عالية النقاوة من النفايات الزراعية.
قشر الأرز
كثير من النفايات الزراعية في العالم تحتوي على السليكا، والبحث عن طريقة عملية لاستخراج تمتد إلى 80 عاماً. في حين يمكن استخدامها في عملية جديدة لإنتاج السليكا والمواد الكيميائية التي تحتوي على السليكون من أنواع كثيرة من النفايات الزراعية، لين تركز على استخدام أجسام خلفها من تجهيز الأرز.
هال هي الطبقة الخارجية من الحبوب الأرز. يتم إزالته عند معالجة الأرز. تنتج مئات الملايين من الأطنان من أجسام جميع أنحاء العالم كل سنة. الكثير منها يتم حرقه لإنتاج الكهرباء، والرماد الذي هو خلفها تحتوي على مستويات عالية من السليكا. بعض من هذا الرماد المستخدمة في البناء أو كالعزل، ولكن الكثير من ذلك هو ملقاة في مقالب القمامة.
ولكن بينما العالم غارقة في الرماد هال الأرز الغنية السيليكا، الخروج أن السليكا ثبت أن يكون تحديا كبيرا. الصعوبة ينبع معظمها من السندات الكيميائية بشكل لا يصدق قوية بين السليكون والأكسجين، وواحدة من أقوى موجودة في الطبيعة.
ويانتيفريزي والإيثانول؟
لين وجدت طريقتين سهلة وغير مكلفة لكسر تلك السندات: جليكول، أو التجمد، والإيثانول أو الكحول الحبوب. التجمد جنبا إلى جنب مع كمية صغيرة من هيدروكسيد الصوديوم يضعف روابط كيميائية بين السيليكا والرماد هال الأرز في بداية العملية، إذابة السيليكا في حل سائل.
ثم يتم تسخين الحل إلى 390 درجة مئوية (734 درجة فهرنهايت)، تشكيل بوليمر والسليكا والتجمد. بينما تتطلب هذه المرحلة الطاقة، أنها أكثر من إزاحة الطاقة المنتجة عندما يتم حرق قشر الأرز في بداية العملية. ونظرا لأن تم استيعاب الكربون صدر عندما يتم حرقه أجسام سابقا من نبات الأرز، العملية تعتبر محايدة الكربون. وتنتج التدفئة بوليمر السليكا-التجمد التي يتم تصفيتها ثم لإزالة الرماد.
ثم يتم إضافة الكحول الحبوب في نهاية العملية. ومشابه كيميائيا للتجمد، حيث أنها مقايضة بسهولة في الاستعاضة عن التجمد، وثم إعادة تدويرها. ثم يمكن والسليكا السائل المقطر خارج هذا الحل الثاني وتستخدم لجعل منتج والسليكا سرع عالية النقاء للاستخدام الصناعي.
وقد شكلت لين شركة، ميسيل، لتسويق التكنولوجيا، والتي بصدد بناء مصنع "ما قبل تجريبية" التي سيتم استخدامها لتطوير حجم تصل عملية التصنيع. إذا كان الارتقاء بنجاح، تتنبأ لين أنه سوف يغير جذريا الطريقة التي تصنع منتجات السليكا واستخدامها.
لين يقول "أعتقد أن في نهاية المطاف، ونحن سوف تنتج السليكا عالية النقاوة وأخرى مركبات السيليكون بجوار حقول الأرز". "سيكون من الممكن معالجة الأرز وتنتج السليكا عالية الجودة في موقع واحد مع انبعاثات الكربون قليلاً أو لا. أنها حقاً مثيرة للغاية ".