Новая мембрана улавливает только вредные газы: чистый воздух. Ученые нашли новый способ защиты от теплового излучения пламени
4 года назад 1114 hightech.fm techcult.ru popmech.ru henzhen Yang/UTНаглядная демонстрация процесса фильтрации0
Исследователи разработали новый тип фторированной мембраны,которая может избирательно фильтровать CO2 из дымовых газов в точке их выпуска.
Улавливание углерода — это многообещающее направление исследований, которое поможет замедлить процесс изменения климата, предотвращая в первую очередь выбросы парниковых газов. С этой целью ученые изучают множество различных технологий и веществ, включая глину, пузырчатые мембраны, ионные жидкости, металлоорганические каркасы и даже пористые порошки.
Новое исследование, проведенное учеными из Национальной лаборатории Ок-Риджа и Университета Теннесси, основано на одной из самых простых форм улавливания углерода: полимерных мембранах. Их можно протянуть по всей трубе установки, где они будут выборочно фильтровать углекислый газ из дыма. Это позволит «полезным» газам, таким как кислород и азот, свободно выходить в атмосферу.
Секретный ингредиент новой мембраны — фтор. Этот элемент образует с углеродом особо устойчивые связи, что облегчает процесс. Исследователи начали свою работу с создания полимера на основе фтора, а затем нагрели его до карбонизации. Это придало материалу пористую структуру, сохранив при этом фторсодержащие группы, что повышает резерв для поглощения CO2.
«Благодаря такому подходу получился материал на основе диоксида углерода с высокой площадью поверхности и ультрамикропорами, который стабилен в условиях высоких температур», — пояснил Чжэньчжэнь Ян, ведущий автор исследования. «Все эти факторы делают его перспективным кандидатом для мембран, предназначенных для улавливания и отделения углерода».
Как правило, такие мембраны соблюдают компромисс между способностью поглощать лишь определенные газы и проницаемостью — когда одна повышается, другая понижается. Но команда говорит, что мембрана на основе фтора хорошо уравновешивает два этих свойства, преодолевая так называемый верхний предел Робсона.
Еще один важный плюс заключается в том, что фтор и другие исходные материалы добываются в изобилии, а потому недороги, что поможет увеличить объем производства и снизить цену. В будущем команда планирует и дальше исследовать механизм селективности фтора по СО2, чтобы улучшить рецептуру.
Ученые нашли новый способ защиты от теплового излучения пламени
Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) доказали, что морскую воду можно использовать для защиты людей и оборудования на нефтяных платформах от теплового излучения пожара. Результаты исследования опубликованы в "International Journal of Thermal Sciences", передает РИА Новости.
Специалисты ТюмГУ совместно с коллегами из Московского энергетического института, Московского государственного университета, а также из университетов Уорвика и Кингстона (Великобритания) рассмотрели важную для практической деятельности ситуацию, когда пресная вода недоступна, и для защиты от пожара приходится использовать морскую воду.
По словам экспертов, используя большие ресурсы пресной воды, для защиты от инфракрасного и видимого излучения пожара создают завесы из мелких капель. Капли воды поглощают и рассеивают падающее на них излучение. Такой метод называют экранированием. Завесы из капель образуются при подаче воды через многочисленные форсунки, заранее установленные на нужной высоте в опасных местах.
"Речь идет о возможном возгорании на нефтяной платформе, морском судне или на суше, недалеко от берега моря, но вдали от источников пресной воды. Важно было понять, можно ли использовать морскую воду вместо пресной и насколько такое решение эффективно", — прокомментировал один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории микрогидродинамических технологий Института экологической и сельскохозяйственной биологии ТюмГУ Леонид Домбровский.
По его словам, ученые построили физическую модель процесса и получили численное решение, соответствующей системы дифференциальных уравнений, которая учитывает особенности испарения морской воды под действием теплового излучения пламени с температурой на уровне 1200 градусов Цельсия.
Ученый также рассказал, что при испарении капель морской воды диаметром 0.1-0.2 мм на поверхности капель образуется твердая корка морской соли. Повышение давление пара внутри частицы приводит к прорыву пара через отверстие, образующееся в корке соли.
"Вместе с паром в окружающий воздух выбрасывается струя концентрированного раствора морской соли, которая дробится и быстро превращается во множество мелких кристаллов. В результате, использование морской воды приводит к тому, что в нижней части капельной завесы вместо мелких капель соленой воды, можно получить сравнительно крупные полые сферические частицы соли, а также мелкие кристаллы соли", – добавил Леонид Домбровский.
По сообщениям исследователей – впервые показано, что сочетание различных тепловых и оптических особенностей завесы, получающейся при использовании морской воды, позволяет достаточно эффективно экранировать тепловое излучение пожара. Иначе говоря, морская вода может быть использована для формирования защитной завесы, например, в случае пожара на нефтяной платформе, считают эксперты.
Теоретическая и расчетная работа выполнена при поддержке частного научного фонда Великобритании "The Leverhulme Trust".
Создана противопожарная система: она заряжается за счет покачивания деревьев
Команда ученых из Мичиганского государственного университета разработала и сделала дистанционную систему обнаружения лесных пожаров, которая питается за счет движения деревьев на ветру. Информация о разработке опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
За последнее время было большое количество трагических лесных пожаров: на западе Америки, в Бразилии и Австралии. Новая технология создана для того, чтобы решить этот вопрос. По мнению ученых, раннее реагирование на лесные пожары облегчит их тушение, а также значительно сократит ущерб и объем людских смертей.
Традиционные методы обнаружения лесных пожаров включают в себя спутниковый мониторинг, наземное патрулирование, наблюдения со сторожевых вышек и другие методы. Все эти способы требуют серьезных финансовых и трудовых ресурсов, а в результате они не имеют большой эффективности. Современные технологии дистанционного зондирования приходят на смену старым способам мониторинга, однако технологии требуют большое количество энергии. Солнечные батареи и другие чистые виды энергии можно было бы использовать, однако густой лес не пропускает лучи к батареям, поэтому это не выгодно.
Новая технология TENG преобразует внешнюю механическую энергию, например, движение ветки дерева, в электричество с помощью трибоэлектрического эффекта. Это явление, при котором некоторые материалы становятся электрически заряженными после того, как они отделяются от второго объекта, с которым они ранее контактировали.
При очень низкой частоте вибрации, MC-TENG может эффективно генерировать электричество для зарядки подключенного суперконденсатора менее чем за три минуты.
Чанъюн Цао, ведущий автор исследования
MC-TENG имеет спорадически генерируемый электрический ток в микросуперконденсаторе на основе углеродных нанотрубок. Исследователи выбрали эту технологию, так как она быстро заряжает устройство только от коротких, но сильных порывов ветра.
В Эстонии разработали роботов-пожарных нового поколения (видео)
Тушение пожаров – чрезвычайно опасный вид человеческой деятельности, связанный с колоссальным риском для жизни. Особую опасность представляют пожары в крупных складских помещениях и на химических предприятиях, сопровождаемые выделением большого количества токсичного дыма. Избавить пожарных от смертельного риска помогут роботы.
Эстонская компания Milrem Robotics и голландская InnoVfoam объединили усилия в разработке нового поколения пожарных роботов. Основа системы – наземный беспилотник Milrem Multiscope Rescue Robot, работающий в связке с элементами систем пожаротушения InnoVfoam, которые включают в себя пожарные мониторы и дозаторы пены.
Как сообщили в Milrem Robotics, управление спасательными работами может осуществляться дистанционно с помощью различных видеокамер (в т. ч. тепловых и инфракрасных), а также газовых и химических датчиков. Эти элементы отделены от камер, поэтому робота можно перемещать, не прерывая контроля за пламенем.
Максимальная грузоподъемность Multiscope Rescue в 1200 кг и тяговое усилие 21000 Н позволяют ему перевозить другое оборудование – пенные и водяные баки, тяжелые пожарные шланги, а также дроны для обзора с высоты. Робот достаточно прочен. Его можно десантировать с воздуха в очаги лесных пожаров, а пожарные мониторы InnoVfoams могут выдавать воду и пену с производительностью 20000 л/сек.
Увеличение числа деревьев в городах сохранит до 400 жизней в год
Многие города по всему миру сажают деревья,чтобы бороться с изменением климата или просто навести красоту вокруг новых районов. Однако последние исследования показали,что они также могут снизить риск преждевременной смерти.
Ученые говорят, что деревья и другие способы озеленения городских территорий могут быть полезны не только для нашего психического и физического здоровья, но также могут снизить риск преждевременной смерти. Новое исследование показало, сколько преждевременных смертей можно было бы предотвратить в одном из американских городов, если бы в течение 5 лет он увеличил древесный покров с 20% до 30%.
Согласно исследованию в Филадельфии, озеленение может помочь 403 взрослым в год прожить дольше. Также авторы заявили, что нет никаких причин, по которым другие города, особенно те, что находятся в климате, подобном Филадельфии, не могут примерить на себя такую модель.
«Хотя каждый город имеет свои собственные характеристики, это исследование дает пример для всех городов мира: многие жизни можно спасти, увеличив количество деревьев и озеленив городскую среду, даже на скромных уровнях», — сказал один из координаторов исследования. «Более того, зеленые насаждения увеличивают биоразнообразие и уменьшают воздействие изменения климата, делая наши города более устойчивыми и пригодными для жизни».
Основные способы, которыми природа или зеленые насаждения могут улучшить здоровье, включают улучшение социальных контактов и сплоченности. Это также может уменьшить уровень стресса и увеличить возможности для физической активности.
Авторы заявили, что эксперимент в Филадельфии показал, что озеленительные мероприятия по всему городу привели к улучшению психического здоровья, снижению уровня преступности и насилия с применением огнестрельного оружия.
«Одно мы знаем точно: в районах, где соседи собираются вместе, чтобы заняться садоводством, существует меньше насилия. Там больше социальной сплоченности, и люди «разрабатывают» общественные пространства», — комментируют авторы исследования.
Увеличение охраняемых природных зон обогатит мировые правительства
Согласно глобальной оценке,почти треть мирового океана и суши можно было бы поставить под охрану окружающей среды без ущерба для глобальной экономики и даже получить огромные экономические выгоды от этого.
Экосистемы во всем мире разрушаются или находятся на грани катастрофы, а миллиону видов угрожает вымирание. Но если хотя бы 30% суши и океанов планеты были бы подвержены программам по сохранению, катастрофических потерь в биоразнообразии можно было бы избежать и восстановить жизненно важные среды обитания, считают ученые.
На данный момент площадь охраняемых земель составляет всего 15% суши по всему миру и лишь 7% мирового океана. Ежегодно на природоохранные территории тратится около 24 миллиардов долларов.
Новый доклад предполагает удвоение этих процентов. Campaign for Nature — проект, который подготовил доклад, говорит, что на данный момент суша и моря находятся под колоссальным коммерческим давлением со стороны сельского хозяйства, рыболовства и добывающей промышленности. Власти многих государств рассматривают охрану природы, как что-то экономически невыгодное.
Однако новая оценка может поспорить с традиционным анализом, показывая, что сохранение природы на самом деле является чистым вкладом в мировую экономику.
Достижение целевого показателя в 30% защиты приведет к увеличению экономического объема производства от $64 миллиардов до $454 миллиардов в год, говорится в докладе, в зависимости от того, какие районы подлежат сохранению.
Во-первых, ученые говорят о том, что поскольку восстановление природы чаще рассматривается как средство для устранения причин и последствий изменения климата (наводнения, штормы и засуха), введение специальных мер позволит сократить экономические потери от климатического кризиса и других видов ущерба на $170 миллиардов в год к 2050 году.
Защита земель может принести пользу, увеличив растительность, которая снижает загрязнение воздуха, речных систем, а также это создаст пригодные для жизни места обитания диких животных. По прогнозам, такое сохранение природы обеспечит экономический рост на уровне 4−6% в год для сельского хозяйства, рыболовства и лесного хозяйства.
Многие преимущества восстановления природы менее очевидны. Например, многие исследования говорят о том, что контакт людей с природой улучшает их физическое самочувствие и кругозор. В новом докладе приводится недавнее исследование, в котором экономическая ценность охраняемых заповедников, основанная на улучшении психического здоровья посетителей, оценивается в $6 триллионов в год.