ایجاد مواد زباله پایدار – ScienceDaily

به عنوان مثال، یک پارچ شیر ارگانیک بهتر عالی خواهد بود. با این حال، اگر شیر به قیمت 20 دلار در هر گالن فروخته شود، زیرا قیمت کوزه از 1 دلار به 17 دلار افزایش می یابد، کسی آن را نمی خرد.

تیمی از محققان و همکاران دانشگاه دلاور در CanmetENERGY به رهبری پروفسور توماس اچ. اپس، III، این نوع اقتصاد را در ذهن خود نگه می‌دارند، زیرا به دنبال راه‌هایی برای پردازش زیست توده به محصولات جدید هستند. برای مثال لیگنین را در نظر بگیرید. لیگنین جزء گیاهان و درختان است که استحکام و استحکامی را به گیاه کمک می کند تا با آنچه مادر طبیعت در مسیر خود می اندازد مقابله کند.

اما در صنعت خمیر و کاغذ، لیگنین ضایعاتی از تولید محصولات کاغذی است. این نوع لیگنین که به عنوان لیگنین فنی شناخته می‌شود، کثیف‌ترین مواد کثیف در نظر گرفته می‌شود، چیزی که نمی‌توان از آن استفاده کرد – به جز برای سوزاندن برای گرما یا افزودن به لاستیک‌ها به عنوان پرکننده.

محققان UD می گویند این منبع به طور گسترده در دسترس – حدود 100 میلیون تن زباله فنی لیگنین که سالانه در کارخانه های خمیر کاغذ و کاغذ در سراسر جهان تولید می شود – می تواند بسیار ارزشمندتر باشد.

این تیم نشان می‌دهد که می‌توان لیگنین فرآوری‌شده صنعتی را به‌طور مؤثری به پلاستیک‌های با کارایی بالا، مانند رزین‌های چاپ سه‌بعدی مبتنی بر زیست و مواد شیمیایی ارزشمند تبدیل کرد. تجزیه و تحلیل اقتصادی و تجزیه و تحلیل چرخه عمر نشان می دهد که این رویکرد می تواند با فرآورده های نفتی مشابه رقابتی باشد.

سندی در توصیف روش جدید در روز چهارشنبه 19 ژانویه منتشر شد دستاوردهای علمی. این کار عمدتاً با کمک مالی از بنیاد تحقیقات همگرایی رو به رشد (NSF GCR) بنیاد ملی علوم پشتیبانی می‌شود، که هدف آن رسیدگی به مسائل از طریق همکاری چندجانبه و بین رشته‌ای است.

توانایی گرفتن چیزی مانند لیگنین فنی و نه تنها شکستن آن و تبدیل آن به یک محصول مفید، بلکه کاهش قیمت و تاثیر آن بر نفت نسبت به مواد نفتی چیزی است که هیچ‌کس قبلاً واقعاً در نشان دادن آن کوتاهی نکرده است. Epps که تلاش‌های NSF GCR در UD را رهبری می‌کند و استاد محترم مهندسی شیمی و بیومولکولی توسط آلن و میرا فرگوسن است، گفت. او همچنین یک قرار ملاقات مشترک در بخش علوم و مهندسی مواد دارد.

مواد تشکیل دهنده روزمره در فشار بالا بر مانع غلبه می کند

یکی از مشکلات اصلی ارتقاء لیگنین این است که اکثر فرآیندهای اجرای آن با فشار بسیار بالا کار می کنند و گران هستند و مقیاس آنها دشوار است. معایب اصلی تکنیک‌های صنعتی فعلی شامل نگرانی‌های ایمنی، هزینه‌های سرمایه و مصرف انرژی مرتبط با حلال‌های سنتی، دما یا فشار مورد استفاده در فرآیند است. برای غلبه بر این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی متانول، حلال سنتی مورد استفاده در ساختارشکنی لیگنین را با گلیسیرین جایگزین کرد تا این فرآیند در فشار معمولی (محیط) اتمسفر انجام شود.

گلیسیرین یک ماده ارزان قیمت است که در لوازم آرایشی مایع، صابون ها، شامپوها و لوسیون ها به دلیل قابلیت مرطوب کنندگی آن استفاده می شود. اما در اینجا گلیسیرین به تجزیه لیگنین به بلوک‌های ساختمانی شیمیایی کمک می‌کند که می‌توان از آنها برای ساخت طیف گسترده‌ای از محصولات مبتنی بر زیست، از رزین‌های چاپ سه‌بعدی گرفته تا انواع پلاستیک، ترکیبات معطر و معطر، آنتی‌اکسیدان‌ها و غیره استفاده کرد.

استفاده از گلیسیرین عملکرد شیمیایی مشابه متانول را ارائه می دهد، اما در فشار بخار بسیار پایین تر، که نیاز به سیستم بسته را از بین می برد. این تغییر به محققان اجازه داد تا مراحل واکنش و جداسازی را به طور همزمان انجام دهند که منجر به سیستم مقرون به صرفه تری می شود.

عملکرد فشار اتمسفر ایمن تر است. به همان اندازه مهم است، همچنین راه آسانی برای مقیاس‌بندی فراتر از دسته‌های کوچک و اجرای مداوم فرآیند، ایجاد مواد بیشتر با کار کمتر در فرآیند ارزان‌تر و سریع‌تر فراهم می‌کند.

حدود یک سال طول کشید تا این فرآیند به‌طوری تکراری و منسجم باشد و شامل نظرات دانش‌آموزان، از جمله پائولا پراندا، یکی از نویسندگان مقاله باشد.

پراندا که اکنون دانشجوی دکترا در دانشگاه کلرادو، بولدر است، به ساده‌سازی این فرآیند کمک کرد. او همچنین مجموعه داده های موجود را در مورد انواع محصولاتی که تیم می تواند ایجاد کند تحقیق کرد و خواص فیزیکی این مواد را ارزیابی کرد. این به نویسنده همکار یوکینگ لو، دانشجوی دکترای مهندسی شیمی در گروه پروفسور ماریانتی ایراپتریتو، اجازه داد تا سیستم را مدل‌سازی کند تا ببیند آیا از نظر اقتصادی امکان‌پذیر است یا خیر.

کار Luo نشان داد که روش کم فشار تیم UD می تواند هزینه تولید چسب لیگنین سوزنی برگ حساس به فشار از چوب مخروطیان را تا 60 درصد در مقایسه با فرآیند فشار بالاتر کاهش دهد. مزیت قیمت برای سایر انواع لیگنین فنی مورد استفاده در این مطالعه کمتر مشخص است، اما لیگنین چوب نرم کرافت در میان رایج ترین انواع لیگنین فنی تولید شده توسط صنعت خمیر و کاغذ است.

برای پراندا، یک متخصص تجربی، همکاری با دانش‌آموزان خارج از حوزه تجربی خود مانند لو، که کارش بر مدل‌سازی فرآیندهای شیمیایی برای درک ارزش آنها متمرکز است، آموزنده بود.

پراندا گفت: “من قبلاً هرگز بخشی از یک همکاری نبودم و ایده ای از نحوه کار این بخش های دیگر مهندسی شیمی داشتم.”

به گفته رابرت اود، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه Epps و نویسنده اصلی مقاله، مشارکت لو در مدل‌سازی اقتصادی برای ادامه این خط از تحقیقات کلیدی است.

ما می‌دانستیم که می‌توانیم این کار را به صورت فیزیکی انجام دهیم، اما باید می‌دانستیم که آیا انجام آن در مقیاس یک کارخانه شیمیایی واقعاً منطقی مالی دارد یا خیر. اود گفت: «تحلیل یوکینگ نشان داده است که چنین است.

ارزیابی ضایعات فنی لیگنین از انواع مختلف فرآیندهای خمیر کاغذ به‌دست‌آمده توسط همکار پروژه CanmetENERGY در کانادا به لو این امکان را داد که در نظر بگیرد که چگونه هزینه‌های بالادستی، مانند قیمت مواد خام یا استخراج، بر روند اقتصاد پایین‌دستی تأثیر می‌گذارد.

در حالی که تجزیه و تحلیل نشان داد که عملکرد نقش کلیدی در اقتصاد کارخانه ایفا می‌کند، هزینه‌های عملیاتی فرآیند جدید فشار کم به‌دلیل کاهش هزینه‌های سرمایه‌ای و تولید محصولات جانبی با ارزش به طور قابل‌توجهی کمتر از فرآیند معمولی است. محققان درگیر در توسعه این فرآیند، از گروه Epps و همکاران از گروه تحقیقاتی پروفسور Dionisios Vlahos، در حال حاضر یک حق ثبت اختراع برای فرآیند فشار محیط دارند.

لو همچنین چرخه زندگی را ارزیابی کرد تا دریابد که میزان انتشار گازهای گلخانه ای (مانند دی اکسید کربن) از تولید مواد چقدر است. یک نمای کلی خوب از هزینه‌های هر مرحله می‌تواند به محققان کمک کند تا راه‌هایی را برای بهینه‌سازی فرآیند و زیرساخت زنجیره تامین مواد کشف کنند.

لو گفت: «ما در تلاش بودیم تصویر بزرگ‌تری را به تصویر بکشیم، نه فقط هزینه فرآیند، بلکه تأثیر آن بر محیط‌زیست در طول عملیات».

همکاری دانشجویان از جلسات بین اساتید و دانشجویان درگیر در مدیریت چرخه عمر مواد در UD، تحت برنامه NSF GCR رشد می‌کند.

“این کار به طور طبیعی تاثیر زیادی ایجاد می کند، زیرا برنامه NSF GCR ما را تشویق می کند تا به جنبه هایی مانند علم مواد و اثرات زیست محیطی همزمان بپردازیم. بنابراین ما در حال غلبه بر بسیاری از تنگناها و موانع به طور همزمان از طریق همکاری بین رشته‌ای هستیم.

و در مورد پتانسیل روش توسعه یافته توسط UD برای تبدیل زباله به محصولات با ارزش چطور؟

پراندا گفت: “این نشان می دهد که پتانسیل زیادی برای استفاده از منابع تجدیدپذیر برای تولید انواع پلاستیک وجود دارد. شما نیازی به استفاده از سوخت های فسیلی ندارید، پلاستیک های تجدید پذیر نیز می توانند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند.”

علاوه بر Epps، O’Dea، Pranda، و Luo، سایر نویسندگان مشترک شامل فارغ التحصیلان UD Alice Amitrano و Elvis Ebikade هستند. دانشجوی فوق دکتری اریک گوتلیب؛ Olumoye Ajao و Marzouk Benali از منابع طبیعی کانادا، CanmetENERGY; و Dionysios Vlahos، گروه انرژی در Unidel Dan Rich، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی و مدیر مرکز کاتالیزوری برای نوآوری انرژی. و ماریانتی ایراپتریتو، باب صد ساله، و جین گور، رئیس مهندسی شیمی و بیومولکولی.

https://20khababr.ir
https://afkharebartar.ir
https://akhabarebartar.ir
https://andnews.ir
https://avatefepak.ir
https://baranmajale.ir
https://behtaringam.ir
https://daltek.ir
https://elmitarin.ir
https://fardayeashena.ir
https://forbos.ir
https://foxirani.ir
https://gisoon.ir
https://hodhodirani.ir
https://iranisard.ir
https://kahkashani.ir
https://lasttimes.ir
https://lilaki.ir
https://livejame.ir
https://magirani.ir
https://majaleiranian.ir
https://mervina.ir
https://mineralnews.ir
https://modirezard.ir
https://momon.ir
https://moniseh.ir
https://nationaliran.ir
https://netcrafti.ir
https://news-single.ir
https://newsexpress.ir
https://newslife.ir
https://newsspot.ir
https://newsteen.ir
https://nikmag.ir
https://officemag.ir
https://okaziyon.ir
https://one-news.ir
https://pandamag.ir
https://parsroids.ir
https://patris-fun.ir
https://senatornews.ir
https://seratmag.ir
https://sibala.ir
https://sohanian.ir
https://sosokan.ir
https://tazekhabari.ir
https://technoirani.ir
https://timesirani.ir
https://yamorani.ir
https://yandexkhabari.ir
https://abdoosnews.ir
https://zehnenoandinsh.ir
https://abestanews.ir
https://abtinnews.ir
https://akhbarebartaaar.ir
https://akhbaremaaaa.ir
https://akhbareshomaaa.ir
https://akhshijnews.ir
https://atrinnews.ir
https://atroticnews.ir
https://atshnews.ir
https://bashariatemrooz.ir
https://dastesalamatt.ir
https://dostemansalam.ir
https://elementorsite.ir
https://emrooztafahom.ir
https://ensanedirooooooz.ir
https://etelaresankhabar.ir
https://examplenews.ir
https://fardaalefba.ir
https://gisooyekhabar.ir
https://halohekayatha.ir
https://hashtadonoh.ir
https://hekayatfardayeemaaa.ir
https://honarmandkhabar.ir
https://istgaheshomareyek.ir
https://ketabkhoooon.ir
https://kimyagaaaar.ir
https://markazeakhbar.ir
https://masternewss.ir
https://mohamadrezasite.ir
https://morvarideasia.ir
https://mramins.ir
https://naserinews.ir
https://nasermr.ir
https://newsamins.ir
https://newsatropat.ir
https://newscenterals.ir
https://newsmineral.ir
https://newsouls.ir
https://newspishgamannn.ir
https://newssalam.ir
https://newsshans.ir
https://newsworlds.ir
https://parinews.ir
https://patris-music.ir
https://poshtibannews.ir
https://powernewss.ir
https://recordejadid.ir
https://salamnewws.ir
https://23ncfst.ir/
https://amiran-carpet.ir/
https://armanenergytec.ir/
https://blogenews.ir/
https://blogkhoon.ir/
https://bvfars.ir/
https://charsounews.ir/
https://chsnews.ir/
https://dezfil.ir/
https://dmwebmaster.ir/
https://dota2news.ir/
https://erfanhd.ir/
https://etminan110.ir/
https://faratarazkhabar.ir/
https://farsgardi20.ir/
https://footynews.ir/
https://goto98.ir/
https://ilyarkhabar.ir/
https://ir2khabar.ir/
https://iranalmanac.ir/
https://irandaryafest.ir/
https://khabarehaft.ir/
https://khabarontime.ir/
https://lolsms.ir/
https://maadgig.ir/
https://masoudtb.ir/
https://mp3news.ir/
https://music-ha.ir/
https://nakhlestankhabar.ir/
https://newcharge.ir/
https://news-links.ir/
https://news180.ir/
https://pimn.ir/
https://prmf.ir/
https://pvnews.ir/
https://rejawnews.ir/
https://sahab-co.ir/
https://samanbarg.ir/
https://semanews.ir/
https://shirinonews.ir/
https://soheilesonghor.ir/
https://tacity.ir/
https://taktanews.ir/
https://tarabaranmag.ir/
https://telegram-persian.ir/
https://tfcenter.ir/
https://trika.ir/
https://velninews.ir/
https://vidnaz.ir/
https://wajnews.ir/
https://your-news.ir/
https://zangannews.ir/
https://2016downloadnew.ir/
https://paxsolomusic.ir/
https://daryamedia.ir/
https://andikakhabar.ir/
https://seo-pbn.ir/
https://ghezelwich.ir
https://panaztebtabriz.ir
https://shayna-net.ir
https://kanooneslamshahr.ir
https://raynuts.ir
https://honare2.ir
https://itsama.ir
https://flingpet.ir
https://foreverpro.ir
https://fraeesi.ir
https://gkhabar.ir
https://18amlak.ir
https://pooyesh-khabar.ir
https://matsef.ir
https://photo-land.ir
https://tabarestan118.ir
https://disachain.ir
https://chikaapp.ir
https://mahestan18.ir
https://radyaabkala.ir
https://c-civil.ir
https://saeeed.ir
https://copytops.ir
https://modirsearch.ir
https://shz1music.ir
https://m-khosravi.ir
https://iranhayashi.ir
https://iranian-dress.ir
https://gigblog.ir
https://basitcg.ir
https://mashhadhekmat.ir
https://rahetamin.ir
https://radolyamani.ir
https://bnemati.ir
https://face-wood.ir
https://tourvare.ir
https://centertasisat.ir
https://bidarirafsanjan.ir
https://namahaa.ir
https://30pp.ir
https://script-tabadol-link.ir
https://simayesarbedar.ir
https://pakdashtiha.ir
https://rentacars.ir
https://2019movies.ir
https://ekar24.ir
https://saber-ramezani.ir
https://teb-saharsina.ir