過給されたゴミガスがより多くのグリーンエネルギーを生成する方法

シャンプーやモーターオイルなどの日常製品から得られる「シロキサン」と呼ばれる合成化合物は、埋め立て地への道を見つけており、埋め立て地が生成するバイオガスを過給しています。

今日それは問題ですが、研究者たちは、埋立地ガスからより多くのエネルギーを得る機会になるかもしれないと言います。

化合物は熱を効率的に伝導し、水と相互作用するため、さまざまな消費者製品で人気が高まっています。 つまり、ますます多くのシロキサンがあなたの地元の埋め立て地に向かっています。

バイオガスとは、埋立地ガスや廃水処理プラントなどのさまざまな生物学的または有機原料から合成される燃料ガスを指します。 近年、シロキサンが埋立地ガスを燃料とする発電設備を損傷していることが明らかになりました。 しかし、研究者は、シロキサンを利用してより多くのエネルギーを生成することが可能かもしれないと言います。

ロケット燃料のように

研究者らは、シロキサンがバイオガスに与える影響について最初の化学分析を実施しました。 彼らは、シロキサンがバイオガスの反応性を高め、エンジンの着火を早め、より多くのエネルギーを放出することを発見しました。 しかし、バイオガス中のシロキサンは、これらのエンジン、通常は発電用ガスタービンや往復ピストンエンジンに損傷を与える可能性があります。

「シロキサンは非常に発火しやすい」とミシガン大学の機械工学の教授であり、ダウサステナビリティフェロープログラムのディレクターであるマーガレットウォルドリッジは言います。 「彼らは狂気のようにバイオガスの化学を変える。 ものはロケット燃料のようなもので、文字通り—クレイジー反応的です。」

シロキサンは本質的にバイオガスの「火炎速度」を変化させます。これは、燃料がタービンまたはピストンを燃焼して駆動する速さの尺度です。

バイオガスは主に メタン。 自然界にはメタンガスがありますが、埋立地で有機物質が水素、一酸化炭素、その他の炭化水素とともに分解するときにも生成されます。 メタンは 天然ガス バイオガスは、石炭よりもクリーンな燃料とエネルギーの貴重な源を作ります。

しかし、大気中では、メタンは特に熱を捕捉するのに優れており、地球温暖化問題をさらに悪化させます。 特に、メタンは30倍効果的です CO2より温室効果ガス。 また、EPAによると、都市固形廃棄物埋立は、毎年米国におけるすべての人間関連のメタン排出量の14%を占めています。これは、ガスおよび石油産業と農業の背後にある3番目に大きな発生源です。

そのプロパティは、埋め立て地からメタンを捕獲し、それを 燃料、チェックなしでエスケープできるようにする代わりに。

着火性の測定

この研究では、研究者たちは、シロキサンを含まない水素と一酸化炭素の混合物に対して、2つのシロキサンを含む水素と一酸化炭素の混合物、トリメチルシラノール(TMSO)とヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)を別々にテストしました。

具体的には、研究者は各混合物が発火するまでにかかった時間を記録しました。 科学者は、着火遅れがより短い燃料ほど発火性または反応性が高いと考えています。水素は、私たちが使用する最も反応性の高い燃料の1つです。

TMSOを使用した水素と一酸化炭素は、基準ケースよりも37%高速の点火遅延時間を生成しました。 また、HMDSOを注入したメタンは、遅延時間が50%速くなりました。

研究者は、シロキサンを燃料として使用した場合にエンジン性能がどのように変化するかについて、研究が明らかになることを望んでいます。

「シロキサンの痕跡濃度は、バイオガス用途での既知の問題であり、エンジン部品上に研磨性シリカ堆積物を形成する原因となりました」と、博士課程の学生である共著者のレイチェル・シュウィンドは述べています。 「このため、この分野のほとんどの先行研究は、捕集されたガスからそれらを除去する方法に焦点を合わせていました。」

シロキサンの可能性

シロキサンがもたらす問題に加えて、可能性もあります。 Wooldridgeは、シロキサンがバイオガスからのエネルギー生産を強化するための鍵となりうると言います。

「私たちはそれらをエネルギー源として活用できることを望んでいます」と彼女は言います。

燃焼化学の分析は、その方向への一歩です。

「それは、バイオガス処理中の洗浄または除去の必要性を潜在的に無効にし、コストを削減します」とシュウィンドは言います。 「これらのコストを削減できれば、バイオガスを真のカーボンニュートラル燃料に近づけることができます。 そして、埋め立てガスをより経済的に魅力的な選択肢にすることができれば、埋め立て事業者はこの有害な温室効果ガスを回収して利用するインセンティブが増えるでしょう。」

研究はジャーナルに表示されます 燃焼と炎.

米国エネルギー省の基礎エネルギー科学プログラムが研究を支援しました。

最初の研究

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