Porowate ciecze do usuwania amoniaku pomysłem na poprawę produkcji biogazu

Naukowcy nieustannie pracują nad poprawą efektywności biogazowni i poszerzeniem potencjalnych zastosowań biogazu. Jednym z takich projektów jest inicjatywa „Porowate ciecze do usuwania amoniaku w celu poprawy produkcji biogazu” dr Min Ying Tsang, kierującej Grupą Badawczą Funkcjonalnych Makromolekuł i Materiałów Porowatych w Łukasiewicz – PORT.

Koncepcję cieczy porowatych opracował w 2007 r. prof. Stuart James i po raz pierwszy zademonstrował ją w 2015 r. Od tego czasu badania nad tymi materiałami znacznie się rozwinęły. Jednym z ich potencjalnych zastosowań jest właśnie oczyszczanie biogazu.

Od odpadów do zasobów

– W ramach stażu podoktorskiego realizowałam projekt badawczo-przemysłowy dotyczący oczyszczania biogazu przy użyciu cieczy porowatych. Wykorzystując ten kierunek, możemy usuwać amoniak z biogazu za pomocą cieczy porowatych, co usprawnia proces oczyszczania biogazu i produkcji metanu – powszechnie stosowanego źródła energii. Odzyskany amoniak może być wykorzystany jako nawóz w rolnictwie. Produkujemy ogromne ilości odpadów – dlaczego więc nie przekształcić ich w coś pożytecznego? To jedna z głównych idei biogazu – podkreśla dr Min Ying Tsang.

Typowe ciecze nie mają trwałych porów – znajdują się w nich jedynie chwilowe przestrzenie między cząsteczkami. Prof. James wprowadził do cieczy porowate cząstki ciał stałych w taki sposób, że molekuły cieczy nie blokowały ich porów, co doprowadziło do powstania nowej klasy materiałów: cieczy porowatych. Obecnie naukowcy skupiają się na opracowywaniu mieszanin cieczy i materiałów porowatych, takich jak metal-organiczne szkielety (MOF-y), które – po połączeniu z odpowiednimi rozpuszczalnikami – tworzą stabilne zawiesiny.

– Materiały porowate, takie jak MOF-y, znane są od ponad 20 lat i cechują się wyjątkowymi właściwościami. Wyobraźmy sobie kilka gramów materiału o powierzchni wewnętrznej równej powierzchni boiska piłkarskiego. Właśnie taka skala jest dostępna do adsorpcji gazów – wyjaśnia dr Tsang.

W stronę zrównoważonego rozwoju

Ten typ cieczy porowatej zaprojektowano z myślą o wychwytywaniu amoniaku z biogazu, co zwiększa bezpieczeństwo i stabilność jego produkcji. Jednocześnie odzyskany amoniak można przekształcić w nawóz, tworząc zamknięty obieg zasobów w rolnictwie. Celem badań jest opracowanie stabilnej cieczy porowatej, zdolnej do efektywnego wychwytywania i uwalniania amoniaku przez długi czas.

Narodowe Centrum Badań i Rozwoju przyznało projektowi dofinansowanie w ramach programu „Innoglobo 4” na dalszy rozwój tej technologii. Dr Min Ying Tsang ma nadzieję na długofalową współpracę z przemysłem w celu przetestowania opracowanej technologii.

Źródło: Łukasiewicz – Polski Ośrodek Rozwoju Technologii

Czytaj także: Jak AI może poprawić pracę wodociągów?