Novi materijal još uspešnije uklanja ugljen dioksid iz vazduha

U zadnjih 50 godina ljudi su sve više svesni svog uticaja na okolinu. Ako izuzmemo čoveka kao originalnog uzročnika svih problema u zadnja 2 veka, već duže vreme neke pojave, supstance i fenomeni se potcrtavaju kao loši, i za nas i za našu okolinu. Jedan od takvih „ozloglašenih“ elemenata, bolje reći, supstanci, jeste ugljen dioksid (CO2).

Početkom ove godine je objavljen rad koji bi mogao ukazati na novo tehnološko rešenje koje bi omogućilo bolje prečišćavanje vazduha koji je zagađen sa ugljen dioksidom. Ovaj gas se direktno optužuje za efekat staklene bašte na nivou cele planete i to mu je najveći greh, naravno, ako izuzmemo činjenicu da je njegovo udisanje samo po sebi štetno po organizam.

Alan Gopert (Alain Goeppert), Sirija Prakaš (Surya Prakash) i hemičar Džordž A. Ola (George A. Olah) tvrde da je jedan od najvećih izazova čovečanstva u 21. veku kontrola emisije ugljen dioksida. Sve metode koje postoje i koje se primenjuju u današnjim uslovima za prečišćavanje gasova na izlazu izduvnih cevi (automobilski auspuh, dimnjaci fabrika…) i za prečišćavanje samog vazduha imaju ozbiljne mane. Najčešće, metode traže veliko ulaganje energije, a efikasnost im je relativno niska. Pomenuti naučnici u potrazi za boljim rešenjem, okrenuli su se materijalima koji se zasnivaju na polietileniminu (C2H5N)n – u linearnoj formi). Pomenuta supstanca je široko dostupan i jeftin polimerski materijal.

Preliminarni testovi su pokazali da su njihovi materijali postigli najveći nivo prečišćavanja vlažnog vazduha u uslovima koji su najbliži onima koji se mogu naći u realnom životu. Treba imati na umu činjenicu da je vazduh smesa (smeša) gasova i da njen osnovni sastav ne podrazumeva značajno prisustvo vode, tačnije, skoro da je nema. Međutim, samo u teoriji postoji idealno suv vazduh i u njemu se, često, nalazi makar i najmanji procenat vode. Samo prisustvo vode i njen udeo u sastavu vazduha ima značajan uticaj na sposobnost njegovog prečišćavanja od različitih polutanata (zagađivači su izvori zagađenja – fabrike i sl, a polutant je materija koja zagađuje svojim prisustvom naše okruženje – gas,otpadna voda, radijacija i sl).

Zapremeniski udeo gasova u vazduhu

(ppmv: milioniti deo zaprmenine)
Gas Zapremina
Azot (N2) 780,840 ppmv (78.084%)
Kiseonik (O2) 209,460 ppmv (20.946%)
Argon (Ar) 9,340 ppmv (0.9340%)
Ugljen dioksid (CO2) 390 ppmv (0.039%)
Neon (Ne) 18.18 ppmv (0.001818%)
Helijum (He) 5.24 ppmv (0.000524%)
Metan (CH4) 1.79 ppmv (0.000179%)
Kripton (Kr) 1.14 ppmv (0.000114%)
Vodonik (H2) 0.55 ppmv (0.000055%)
Azot monoksid (N2O) 0.3 ppmv (0.00003%)
Ugljen monoksid (CO) 0.1 ppmv (0.00001%)
Ksenon  (Xe) 0.09 ppmv (9×10−6%) (0.000009%)
Ozon (O3) 0.0 to 0.07 ppmv (0 to 7×10−6%)
Azot dioksid (NO2) 0.02 ppmv (2×10−6%) (0.000002%)
Jod (I2) 0.01 ppmv (1×10−6%) (0.000001%)
Amonijak (NH3) tragovi
Nije ukuljučen u suvu atmosferu:
Vodena para (H2O) ~0.40% cela atmosfera, 1%-4% iznad same površine
Znači, novi materijal, kada jednom zarobi ugljen dioksid, lako ga posle otpušta, i on se može lako iskoristiti za dobijanje nekih drugih jedinjenja ili da se jednostavno odstrani iz našeg neposrednog okruženja, izoluje. Posle toga, materijal se može ponovo iskoristiti za prečišćavanje, a ponovna upotreba ne smanjuje njegovu efikasnost.

Upotreba ovog materijala je skoro neograničena, kada su u pitanju uslovi upotrebe. Moguće je koristiti ovaj materijal u podmornicama, na odžacima ili prilikom prečišćavanja same atmosfere. Prilikom direktne primene na atmosferu, materijal je u stanju da očisti vazduh od prisustva CO2 koji se nakuplja od malih izvora, kao što su automobilski auspusi, a zagađenje koje oni proizvode čine 50% ukupnog zagađenja ovim gasom.

Rad je objavljen u internet izdanju časopisa Journal of the American Chemical Society.

Oblaci iznad nas su, možda, posledica kosmičkih zraka

Skorašnji eksperimenti koje sprovode fizičari pokušavaju da ispitaju povezanost promene klime sa „bombardovanjem“ radijacije iz svemira.

nogući scenario nastanka oblaka, kao posledica aktivnosti kosmičkih zraka

Ideja je intrigantna i pomalo neobična: „kosmički zraci“ iz dalekog i dubokog svemira bi mogli biti odgovorni za formiranje oblaka u Zemljinoj atmosferi i promenu klime. Pa, opet, naučnici iz instituta CERN (Evropska laboratorija za istraživanje velikih energija u Ženevi), su našli početni dokaz za takvu hipotezu.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature, predstavlja tek preliminarne rezultate, ali to daje dovoljno materijala za dugoročno istraživanje uticaja svemirske radijacije na promenu klime na Zemlji.

Kosmički zraci su uglavnom protoni sa velikom energijom, koji prolaze, skoro, kroz celu atmosferu. Izvor: astro.uchicago.edu

Već jedan vek unazad, naučnici imaju spoznaju da naelektrisane čestice iz svemira konstanto naleću na Zemljinu atmosferu. Ova kosmička radijacija, se uglavnom sastoji od protona koje su „ispalile“ super nove. Kako protoni prolaze kroz atmosferu, mogu jonizovati različite čestice, a među njima i one koje nisu tako dobre za nas, otrovne. Rezultat prolaza kroz atmosferu je nastajanje sitnih kondenzovanih kapljica koje se u velikom broju zovu aerosol. Tada, moguće je formiranje oblaka oko aerosola.

Ima još promenljivih u ovoj priči oko nastajanja oblaka.

Količina svemirskog zračenja koja dođe do Zemlje zavisi i od Sunca. Kada  Sunce emituje veće količine radioaktivnog zračenja, nastaje magnetno polje koje u tom periodu štiti našu planetu od spoljnog zračenja. Drugačije rečeno, kada je aktivnost Sunca u nekom svom minimumu, više zračenja dolazi do Zemlje sa ostalih izvora.

Zračenje koje dolazi sa Sunca, takođe, ima važan uticaj na nivo izloženisti kosmičkim zracima

Iznesene činjenice su opšte prihvaćene, ali postavlja se pitanje da li kosmičko zračenje ima važan uticaj na klimu planete?

Još od kraja prošlog veka, neki su sugerisali ideju, da je povećana aktivnost Sunca, u stvari, ta koja ne valja. Zbog manjka kosmičkih zraka manja je i „proizvodnja oblaka“ u našoj atmosferi, što daje veću izloženost Suncu, a to za konačnu posledicu daje veći nivo zagrevanja planete. Drugi kažu da nema statističkog dokaza postojanja ovakvog efekta.

 Polarizovano sočivo

„Previše je razdvojenosti u stavovima, a prema mom mišljenju postoji veliko i važno područje našeg poimanja stvarnost gde je naše znanje vrlo skormno, barem u ovom trenutku.“ kaže Džasper Kirkbi (Jasper Kirkby), fizičar pri CERN-u. Posebno ističe važnost malih, kontrolisanih istraživanja čiji je cilj da se utvrdi tačan efekat kosmičkih zraka na hemiju atmosfere.

Da bi to još bolje spoznali, Kirkbi i njegov tim su odlučili da deo Zemljine atmosfere spuste na samu površinu, u okviru eksperimenta koji se zove Cosmic Leaving Outdoor Droplets (CLOUD – u prevodu OBLAK). Napravili su specijalnu komoru, koju su popunili sa vazduhom velike čistoće (što bliže idealnoj smesi gasova koji čine vazduh – Azot N, kiseonik O, i ugljen-dioksid CO2) i gasovima za koje se veruje da kreiraju oblake: vodena para, sumpor dioksid (SO2), ozon (O3) i amonijak (NH3).  Bombardovali su unutrašnjost komore sa protonima koji se koriste i u eksperimentu sa velikim hadronskim sudaračem (LHC – Large Hadron Collider). Kako sintetički kosmički zraci prolaze kroz atmosferu komore, naučnici prate promene koje se dešavaju unutar nje.

Autor i njegovo delo - Kirkbi i komora koja je specijalno izrađena za potrebe eksprimenta CLOUD

Prvi rezultati ukazuju da na to da kosmički zraci proizvode promenu. Deluje da visoko energetski protoni pospešuju stvaranje čestica veličine nano metra (10-9). Merenja su pokazala da posle izloženosti protonima, broj takvih čestica biva povećan i preko 10 puta. „Međutim“, Kirkbi dodaje, „te čestice su premale da bi poslužile kao „seme“ za stvaranje novih oblaka. Trenutno, to ne daje ikakvu informaciju o mogućnosti stvaranja oblaka zbog uticaja kosmičkih zraka, ali predstavlja važan prvi korak.“ dodaje on.

Naučnici koji zastupaju oprečne ideje o posledicama kosmičkih zraka na klimu, nalaze da su dobijeni rezultati vrlo korisni, ali i dalje izvlače različite zaključke na osnovu njih.

„Naravno, ima još mnogo stvari koje treba istražiti,“ kaže Henrik Svensmark (Henrik Svensmark), fizičar pri Tehničkom univerzitetu Danske u Kopenhagenu, koji tvrdi da postoji veza između kosmičkog zračenja i promene klime.

Drugi se ne slažu.

Eksperiment CLOUD „ne potvrđuje vezu“, protivi se Majk Lokvoud (Mike Lockwood), fizičar koji se bavi istraživanjem svemira i fizikom ekologije, pri univerzitetu u Redingu u Engleskoj, koji je vrlo skeptičan. Lokvud kaže da brzina nastajanja nano čestica nije dovoljna da bi bila značajna u odnosu na druge procese koji formiraju oblake.

„Smatram da je ovo eksperiment koji je značajan i koji je trebao ranije da se obavi“, kaže Pirs Forster (Piers Forster), klimatolog na unverzitetu Leeds, koji je istraživao vezu između kosmičkih zraka i klime za poslednji naučni Internacionalni skup o klimatskim promenama. Za sada, „eksperiment postavlja više pitanja, nego što daje odgovore.“

Kirkbi se nada da će eksperiment dati odgovor na pitanje o uticaju kosmičkih zraka. U narednim godinama, kaže on, njegova grupa planira da sprovede eksperiment sa većim česticama u komori i nadaju se da će u nekom trenutku proizvesti veštačke oblake u njenoj unutrašnjosti. „Predstoji ceo niz merenja koji će potrajati, skoro, sledećih pet godina“, tvrdi on, „Ali, kada se jednom izvrše, zaokružićemo problematiku, na ovaj ili onaj način.“

Ako vas tema interesuje, možete poslušati i videti samog Kirkbija kako objašnjava osnove sprovednog eksprimenta.