Uma tecnologia nova, economia de energia produz compostos de sílica de materiais improváveis: cascos, anticongelante e álcool de grão de arroz.
Sílica precipitada e outros compostos de silício são essenciais para muitos produtos que usamos todos os dias, e não apenas naqueles pequenos pacotes marcados "NÃO COMER". Eles são usados para absorver a umidade que pode danificar a novos produtos, e a maioria de nós não pensa muito sobre eles.
Centenas de milhares de toneladas de sílica precipitada e outros compostos de sílica são produzidas todos os anos. Eles estão acostumados polonês os wafers de silício que entram em eletrônica, para fortalecer os pneus, para fazer tintas e papel branco, como um abrasivo na pasta de dentes e sim, em inúmeros pacotes pequenos de grânulos do gel de silicone.
Produzindo compostos de silício de alta pureza, é hoje um processo caro e carbono-intensivos que requer aquecimento minada carvão de metal e antracite de silício para 3.500 graus Celsius (6.332 graus Fahrenheit) em um forno elétrico a arco.
Richard Laine, um professor de ciência dos materiais e engenharia na Universidade de Michigan, que desenvolveu o novo processo, diz que pode salvar cerca de seis toneladas de emissões de carbono por tonelada de sílica compostos produzidos. Ele estima que o custo da técnica a ser 90 por cento menor do que o processo atual, com praticamente nenhuma emissão de carbono.
A nova técnica é acreditada para ser o primeiro método químico simples, de baixo custo para a produção de compostos de sílica de alta pureza de resíduos agrícolas.
Amido de arroz
Muito de resíduos agrícolas do mundo contém sílica, e a busca de uma maneira prática para extraí-lo se estende volta 80 anos. Enquanto o novo processo pode ser usado para produzir sílica e silício, contendo produtos químicos de muitos tipos de resíduos agrícolas, Laine focada em usando as cascas que sobraram da transformação de arroz.
O casco é a camada mais externa do grão de arroz. Ele é removido quando o arroz é processado. Centenas de milhões de toneladas de cascos são produzidas em todo o mundo a cada ano. Muitos são queimados para produzir eletricidade, e a cinza que sobrou contém altos níveis de sílica. Alguns deste cinza é usado na construção ou como isolamento, mas muito do que é despejado em aterros sanitários.
Mas enquanto o mundo está inundado em cinzas de casca de arroz rico em sílica, saindo a sílica tem provado para ser um grande desafio. A dificuldade decorre principalmente a incrivelmente forte ligação química entre silício e oxigênio, o mais forte que existe na natureza.
Whyantifreeze e etanol?
Laine encontrei duas maneiras fácil e baratas para quebrar esse vínculo: glicol de etileno, ou anticongelante e etanol ou álcool de cereais. O anticongelante combinado com uma pequena quantidade de hidróxido de sódio enfraquece as ligações químicas entre a sílica e as cinzas de casca de arroz no início do processo, dissolvendo a sílica em uma solução líquida.
A solução é então aquecida a 390 graus Celsius (734 graus Fahrenheit), formando um polímero de silicone e anticongelante. Enquanto nesta fase requer energia, é mais do que compensado pela energia produzida quando o amido de arroz é queimados no início do processo. E porque o carbono liberado quando as cascas são queimadas anteriormente foi absorvido pela planta arroz, o processo é considerado carbono-neutro. O aquecimento produz um polímero de silicone-anticongelante que em seguida é filtrado para remover as cinzas.
Álcool de cereais, em seguida, é adicionado ao final do processo. É quimicamente semelhante ao anticongelante, para que facilmente os swaps em substituir o anticongelante, que é então reciclado. O silicone líquido pode ser destilada fora esta segunda solução e usado para fazer um produto de alta pureza de sílica precipitada para uso industrial.
Laine tem formado uma companhia, Mayasil, para comercializar a tecnologia, que está em processo de construção de uma planta "pre-piloto" que será usada para desenvolver uma escala para o processo de fabricação. Se a escala está bem sucedido, Laine prediz que fundamentalmente vai mudar a forma de produtos de sílica são feitos e usados.
"Eu acho que eventualmente, nós vamos estar produzindo sílica de alta pureza e outros compostos de silício, ao lado dos campos de arroz," diz Laine. "Será possível processar arroz e produzir sílica de alta qualidade em um único local com pouca ou nenhuma emissão de carbono. É realmente muito emocionante."