Lepljivi i toksični nusproizvod koji dugo predstavlja problem u proizvodnji obnovljive energije mogao bi uskoro postati dragocen resurs, pokazuje novi pregledni rad objavljen u časopisu Biochar.
Kada se biomasa kao što su poljoprivredni ostaci, drvo ili drugi organski materijali zagrevaju radi proizvodnje čiste energije i biočara, nastaje i gusta tečnost poznata kao bio-tar.
Ova smola lako zapušava cevovode, oštećuje opremu i predstavlja ekološki rizik ukoliko dospe u atmosferu. Decenijama istraživači pokušavaju da pronađu načine da je eliminišu ili neutrališu.
Od otpada do resursa: nastanak „bio-karbona“
Sada tim naučnika iz Kineske akademije poljoprivrednih nauka predlaže da se bio-tar ne tretira kao otpad, već da se pretvara u „bio-karbon“ – novi materijal sa primenama u oblasti prečišćavanja vode i skladištenja obnovljive energije.
„Naš rad pokazuje da pretvaranje bio-tara u bio-karbon ne samo što rešava tehnički problem u bioenergetskoj industriji, već i otvara vrata za proizvodnju naprednih ugljeničnih materijala visoke ekonomske vrednosti,“ izjavio je dr Zonglu Jao, vodeći autor studije.
Hemijski procesi koji grade napredne materijale
Pregledna studija analizira hemijske reakcije unutar bio-tara, posebno one u kojima učestvuju jedinjenja bogata kiseonikom, poput karbonila i furana. Ove reakcije prirodno podstiču polimerizaciju – proces u kojem se mali molekuli povezuju i formiraju veće, stabilnije ugljenične strukture.
Preciznim podešavanjem temperature, vremena reakcije i dodataka, naučnici mogu usmeriti ovaj proces kako bi dobili bio-karbon sa željenim svojstvima.
Osobine i primene bio-karbona
Nastali materijal se razlikuje od običnog biočara. Bio-karbon ima veći sadržaj ugljenika, manje pepela i jedinstvene strukturne osobine koje ga čine pogodnim za naprednu upotrebu. Ranije studije ukazuju da bi bio-karbon mogao da služi kao:
Adsorbent za prečišćavanje zagađene vode i vazduha hvatanjem teških metala i organskih zagađivača.
Materijal za elektrode u novoj generaciji superkondenzatora, ključnih za skladištenje obnovljive energije.
Katalizator koji ubrzava industrijske hemijske reakcije na održiviji način od tradicionalnih, fosilnih opcija.
Čisto gorivo sa smanjenim emisijama štetnih jedinjenja azota i sumpora.
Ekonomske i ekološke prednosti
Nedavne ekonomske i ekološke analize ukazuju da pretvaranje bio-tara u bio-karbon donosi pozitivne energetske, finansijske i ekološke efekte. Na primer, zamena uglja bio-karbonskim gorivom mogla bi smanjiti emisiju ugljen-dioksida za stotine miliona tona godišnje, istovremeno donoseći profit postrojenjima koja prerađuju biomasu.
Izazovi i budući razvoj
Ipak, postoje izazovi. Zbog hemijske složenosti bio-tara, teško je u potpunosti kontrolisati proces polimerizacije, a proizvodnja u velikom obimu još nije postignuta.
Autori preporučuju kombinovanje laboratorijskih eksperimenata sa kompjuterskim simulacijama i mašinskim učenjem kako bi se optimizovali reakcioni putevi i dizajnirao bio-karbon sa specifičnim funkcijama.
„Polimerizacija bio-tara nije samo tretman otpada – ona predstavlja novi front za stvaranje održivih ugljeničnih materijala,“ naglasila je prva autorka Juksuan San. „Uz dalja istraživanja, ovaj pristup bi mogao značajno da poboljša efikasnost bioenergetskih sistema i obezbedi nove alate za zaštitu životne sredine i čiste tehnologije.“
