ნახშირბადის ბოჭკოები მცენარეებიდან
ნახშირბადის ბოჭკოებმა რევოლუცია მოახდინეს ჩვენი ცხოვრების ბევრ სფეროში, როგორიცაა სამოქალაქო ინჟინერია, ავიაცია და სამხედრო ინდუსტრია. ისინი ხუთჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე ფოლადი და ამავე დროს ძალიან მსუბუქი. ისინი ასევე, სამწუხაროდ, შედარებით ძვირია. კოლორადოს განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორიის მკვლევართა ჯგუფმა შეიმუშავა ტექნოლოგია განახლებადი წყაროებიდან ნახშირბადის ბოჭკოების წარმოებისთვის. ამის წყალობით შესაძლებელია მათი ფასის საგრძნობლად შემცირება და ამავდროულად სათბურის გაზების გამოყოფის შემცირება.
ნახშირბადის ბოჭკოები ხასიათდება მაღალი სიმტკიცით, მაღალი მექანიკური სიძლიერით და დაბალი წონით. ამ თვისებების გამო, ისინი გამოიყენება მშენებლობაში, მათ შორის მრავალი წლის განმავლობაში. თვითმფრინავები, სპორტული მანქანები, ასევე ველოსიპედები და ჩოგბურთის რაკეტები. ისინი მიიღება ნავთობის წარმოშობის პოლიმერების (ძირითადად პოლიაკრილონიტრილის) პიროლიზის პროცესში, რომელიც მოიცავს პოლიმერული ბოჭკოების მრავალსაათიან გათბობას 3000 ℃ ტემპერატურამდე, ჟანგბადის გარეშე და მაღალი წნევის ქვეშ. ეს მთლიანად ახშირებს ბოჭკოს - ნახშირბადის გარდა არაფერი რჩება. ამ ელემენტის ატომები ქმნიან მოწესრიგებულ ექვსკუთხა სტრუქტურას (გრაფიტის ან გრაფენის მსგავსი), რომელიც პირდაპირ პასუხისმგებელია ნახშირბადის ბოჭკოების არაჩვეულებრივ თვისებებზე.
ამერიკელები პიროლიზის ეტაპის თავად შეცვლას არ გეგმავენ. ამის ნაცვლად, მათ სურთ შეცვალონ მათი ძირითადი ნედლეულის, პოლიაკრილონიტრილის დამზადების გზა. ამ პოლიმერის სინთეზისთვის საჭიროა აკრილონიტრილი, რომელიც ამჟამად წარმოიქმნება ნედლი ნავთობის გადამუშავების შედეგად. კოლორადოს მეცნიერები გვთავაზობენ მის ჩანაცვლებას ორგანული ფერმის ნარჩენებით. ასეთი ბიომასიდან მოპოვებული შაქარი ფერმენტირებულია შერჩეული მიკროორგანიზმების მიერ და შემდეგ მათი პროდუქტები გარდაიქმნება აკრილონიტრილად. წარმოება ჩვეულ რეჟიმში გრძელდება.
ამ პროცესში განახლებადი ნედლეულის გამოყენება ხელს შეუწყობს ატმოსფეროში სათბურის გაზების ემისიების შემცირებას. გაიზრდება ბაზარზე პოლიაკრილონიტრილის ხელმისაწვდომობაც, რაც გამოიწვევს მასზე დაფუძნებულ ნახშირბადის ბოჭკოებზე ფასებს. რჩება მხოლოდ ამ მეთოდის სამრეწველო გამოყენების მოლოდინი.
წყარო: popsci.com, ფოტო: upload.wikimedia.org
