V dnešní době je ve zpravodajských headlinech klimatickým superpadouchem oxid uhličitý. Jak to ale občas bývá, ve skutečnosti existují mnohem drsnější skleníkové plyny. Například metan. Tento plyn se dostává do atmosféry přírodními procesy a i díky rozmanitým lidským aktivitám, od zemědělství až po těžbu uhlí a zemního plynu. Technologie, které polapí a odstraní podstatná množství metanu ze vzduchu, by se mohly stát významnou součástí řešení problémů s klimatem.
Odborníci amerického institutu Massachusetts Institute of Technology (MIT) vymysleli nový postup pro odstraňování metanu z ovzduší, který je levný a funguje i při mizivých koncentracích metanu. Nová metoda je založená na zeolitu, populárním hlinitokřemičitém minerálu s mikroporézní strukturou. Zeolity mají široké využití. Důvěrně je znají například milovníci koček, kteří pravidelně bojují s kočičími záchodky. Zeolity bývají součástí steliva, které dokáže leccos pohltit.
Tým MIT zjistili, že když vylepší zeolit mědí, výsledný materiál skvěle pohlcuje metan z okolního vzduchu. Aby to ověřili v laboratoři, dali částice zeolitu obohaceného mědí do zkumavky a nechali přes ně proudit vzduch s různými koncentracemi metanu. Koncentrace se pohybovaly od 2 ppm do 2 procent, čímž podle autorů studie pokryly hodnoty, jichž metan v ovzduší reálně dosahuje. Zkumavku rovněž zahřívali na různé teploty a sledovali, jak to ovlivní proces odstraňování metanu.
Experimenty ukázaly, že když se zeolit obohacený mědí zahřeje na 310 °C, je schopný pohltit 100 % metanu v okolí. Tato teplota je přitom mnohem nižší, než jakou vyžadují dřívější metody odstraňování metanu z atmosféry. Nový postup funguje i při mnohem nižších koncentracích metanu nežli u konkurenčních metod. Nízká provozní teplota a vysoká účinnost přitom zaručují větší naději na praktické využití.
Lapání metanu zeolitem má nepěkný háček. Zachycený metan se přemění na oxid uhličitý. Na první pohled je to z bláta do louže. Podle týmu MIT se to ale stejně vyplatí. Pokud bychom zeolitem pochytali polovinu dnešního atmosférického metanu, tak to zvýší dnešní množství oxidu uhličitého o pouhých 0,2 procenta, ale přitom to povede k zeslabení mechanismu oteplování o 16 procent ze stoletého potenciálu oteplování metanem.
Nejslibnější pro rozjezd nové metody jsou uhelné doly a mléčné farmy, kde často bývají kapsy s koncentrovaným metanem. Na těchto místech by to nemělo být nijak zvlášť technologicky náročné. Lapání metanu zeolitem by bylo možné začlenit do již existujících větracích systémů. Vývoj metody pokračuje a stále je nutné dořešit řadu technických problémů. V příštích letech uvidíme, jak je tenhle nápad životaschopný.
Literatura
Geochemici odhalili obrovský zásobník a zdroj metanu - je abiotický
Autor: Josef Pazdera (21.08.2019)
Underground Sun Conversion těží obnovitelný metan slunečním zářením
Autor: Stanislav Mihulka (23.06.2021)
Může metan vznikat z diamantů?
Autor: Stanislav Mihulka (13.12.2021)
Diskuze:
využití tepla oxidace metanu
Florian Stanislav,2022-01-17 16:37:30
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenvironau.1c00034?goto=supporting-info
"Prášek zeolitu amonného mordenitu (5 ± 0,1 g; Alpha Aesar) byl míchán s 0,05 M roztokem dusičnanu měďnatého (500 ml) po dobu 22–26 hodin a poté vakuově filtrován přes filtr ze skleněných vláken (0,7 μm GFF). Filtrované pevné látky byly sušeny při 130 °C po dobu 10–14 hodin, přeneseny do skleněné lahvičky a skladovány v exsikátoru až do použití."
Takže příprava katalyzátoru vyžaduje energii ( 130°C) a dost času ( asi 1,5 dne).
Reaktor :"Ty byly dodány do vertikálně orientované křemenné trubkové pece [16 × 1/2 OD palce (délka × průměr)] vybavené křemennou fritou a umístěné uvnitř vertikální trubkové pece Applied Systems řady 3210, která zajišťovala tepelnou regulaci prostřednictvím 850 W zdroj napájení."
Komentář : křemenné trubice a zdroj 850W to nevypadá na něco, co dá namontovat do ventilací stájí chovu dobytka.
Aktiva mimo jiné:
"Pro dosažení konstantní teploty v reaktoru byla zajištěna nepřetržitá dodávka tepla prostřednictvím napájecího zdroje s teplotní zpětnou vazbou"
Provoz:
" Popsali jsme potenciál pro nízkou nebo žádnou energetickou potřebu na místě v závislosti na vstupní koncentraci metanu a souvisejícím tepelném výnosu. U velkých zdrojů metanu ( např, uhelné a minerální doly, kde ventilační vzduch může být až 2 %), může přebytečné teplo pokrýt požadavky na ohřev přiváděného vzduchu a katalyzátoru a dokonce nabídnout přebytečnou výrobu elektřiny (viz podpůrné informace obrázek S4). Tento potenciál výroby energie by mohl zlepšit čistý přínos této technologie v oblasti emisí skleníkových plynů.
Závěr : pro vysoké koncentrace ( k 2% CH4) by mohlo teplo vzniklé oxidací metanu stačit na ohřev zařízení.
Dávno, dávno již tomu, kdy na MIT bývali zdatní Chanové. Dnes již nevytáhnou paty z PRC či PLA a ti na MIT nyní již nedokáží ani prodat kondenzační kotel. Texty ale mají prošpikované výrazy: radiative forcing, residence time of the gas in the reactor, gre
Josef Hrncirik,2022-01-17 09:31:50
Na s.E pod r.1 pro oxidaci CH4 chybně používají spalné teplo 890 kJ/mol při 310°C kdy voda ze spalin nekondenzuje, místo správné výhřevnosti cca -810 kJ/mol a jsou líní respektovat znaménka. Totéž znovu na 3.s supplementů u r.1.
O palec níže na s.E P(r)áší, že oxidace odvětrávaného důlního CH4 může poskytnou v elektrárně výkon cca 5 kW. Jistě je tlačilo na mysli, že jen v paroplynovém cyklu při spálení 1 m3 CH4/hod. Pokud ale spaliny zředěného CH4 na bezpečné nehořlavé 1% mají jen 310°C, tak nebude účinnost 60% ale jen cca 20% a dá to max. 1,6 kW, protože nízká teplota spalin a jen parní cyklus.
Re: Dávno, dávno již tomu, kdy na MIT bývali zdatní Chanové. Dnes již nevytáhnou paty z PRC či PLA a ti na MIT nyní již nedokáží ani prodat kondenzační kotel. Texty ale mají prošpikované výrazy: radiative forcing, residence time of the gas in the reactor,
Josef Hrncirik,2022-01-17 10:32:30
Jak stojí psáno na s.B, vždy bylo měřeno s 3 g katalyzátoru a vždy s celkovým průtokem směsi plynů 70 ul/s. Aby z důlních větrů (1% CH4) konverzí na katalyzátoru ohřáli větry na 310°C, a vytěžili prý až 1400 W el.výkonu, museli by hnát 27,8 l větrů/s přes pouhých 119 tun superkatalyzátoru a za hodinu by tak ekologicky zlikvidovali 1 m3, tj. 714 g CH4. Nekupte to, nebo se z Vás Vaše Kočka pokaká!
CH4 vliv 16% z 32%, které budou za 100 let
Florian Stanislav,2022-01-16 20:13:56
Zdroje k článku :
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenvironau.1c00034
a odtud
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenvironau.1c00034?goto=supporting-info
"Pokud se tedy vyřeší problémy s škálováním, navrhovaná technologie by mohla téměř vyvážit trend akumulace atmosférického metanu"
Komentář: Rozumím tomu z uvedeného zdroje takto:
100 letý trend počítá s nárůstem podílu metanu ve skleníkových plynech ( bez vodní páry) na 32% skleníkového působení ( bez vodní páry). Za (během) 100 let by mohl metan narůst na 32 %, polovina z toho je tedy 16%, přeměna na 0,2% CO2 s menším účinkem ( při koeficientu 1:80 to vychází 0,2/16 = 80).
Wikipedie ale uvádí, že CH4 je jen 20-25x účinnější skleníkový plyn jak CO2. A podíl CH4 na skleníkovém efektu 4% až 9% (zjištěno odstraňováním jednotlivých složek skleníkového efektu.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenvironau.1c00034
Počítají s tím, že CH4 je až 81x účinnější skleníkový plyn jak CO2, krátkodobě, dlouhodobě (za 100 let by poklesl myslím na 50x úbytkem metanu fotochemickým rozkladem ve stratosféře).
Dále k diskuzi :
A) Břidlicový plyn se získává frakováním, ne krakováním.
B) S membránou na zachycování CH4 bude potíž. Molekula CH4 je velmi malá ( tvar čtyřstěnu) , srovnatelná s molekulami N2 a O2
Prdění krav
Pavel Krajtl,2022-01-16 19:19:12
Nevíte někdo náhodou, proč krávy začaly prdět až po spuštění těžby zemního plynu krakováním?
Nejlepší je,
Pavel Slavík,2022-01-16 16:18:36
přebytečný metan jímat, poslat ho do potrubí a zatopit si s ním, vyrobit z něj elektřinu a teplo nebo se s ním projet autem. Koho by napadlo, že zemní plyn, bioplyn a metan jsou v principu to samé. :-) Zeolit k této přeměně na vodu a CO2 naopak potřeba není.
Vzhledem k tomu že oxid uhličitý,
Karel Ralský,2022-01-16 15:39:48
je těžší než vzduch, nemyslím si že by to bylo nejlepší řešení, zejména pro lidi bydlících v nižších patrech nebo dokonce v přízemí navíc se potvora drží pohromadě takže vytváří jakési bubliny ve vzduchu a než jej třeba voda vstřebá(viz mizející lodě nebo bez posádky) může tato bublina být nebezpečná jak pro lidi tak pro zvířata zejména v údolních kapsách a pod zemí.
Re: Vzhledem k tomu že oxid uhličitý,
Josef Hrncirik,2022-01-17 10:06:10
Pro jezevčíky je vražedná Psí jeskyně (plynová komora s přízemním CO2), doga nemá problema. Hrůzostrašné ale je, že v mlékárnách a řeznictvích se u stropů vytváří kapsy s vysokou koncentrací flatů (meteorického plynu).(palec od konce strany F, kam ještě digitalizace nedorazila). Možná, že jen mají v mysli, že odpadní vody těchto provozů se často čistí anaerobně za vzniku CH4. Ví Bůh. Akbar!
„Was ist das, meine Herren?“ fragte er erstaunt als ihm etwas an dem Finger klebte. „Ist Es das Superkatalysator“? „Wahrsheinlich nur Katzendreck, Herr Oberst“ antwortete sehr höflich Hauptmann Ságner für alle. Oberst Schröder stürzte in die...........
Josef Hrncirik,2022-01-16 11:59:28
Libor Zak,2022-01-16 11:51:09
Metan je sice skleníkový plyn ale v horních vrstvách atmosféry se sám vlivem působení UV záření mění během několika let na oxid uhličitý. Takže je otázkou jaký reálný význam tato technologie má. Podle mě její hlavní výhodou je možnost získání grantu a dotací. Tedy výhodou pro ty kdo se jí rozhodnou vyvíjet aplikovat. Další otázkou je kolik zahřátí kočkolitu na potřebnou teplotu reálně vyprodukuje CO2 a jaká je tedy reálná bilance omezení skleníkových plynů.
Re: dotaz
Pavel K2,2022-01-16 22:26:04
To by mě taky zajímalo a upřesnil bych dotaz - a v kterém směru? Použitý kočkami použít pro metan a použitý pro metan pak použít kočkami? A jak s kocoury?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
