....
Современная наука мобилизовала себя на борьбу с углекислым газом - продуктом горения. При этом все как бы смирились с тем, что выработка энергии неизбежно связана с ростом содержания в атмосфере Земли углекислого газа.
Однако ученые ищут пути уменьшения количества СО2 в природном гругообороте веществ. И вот уже появились идеи подлинно революционные : решительно изгнать углерод и кислород из энергетики, построив её на совершенно других элементах.
На одной из химических фабрик в Германии, на складе вдруг начал кипеть кремний, хранившийся в состоянии тонко измельченного порошка в атмосфере азота. Никаких неприятностей не произошло, но загадочное поведение всегда спокойного элемента - кремния - озадачило руководителей предприятия.
История дошла до профессора химии Норберта Аунера из Франкфурта-на-Майне. И она взбудоражила его, наверное, не меньше, чем Колумба, когда тот услышал от матросов "Видим землю!".
А дело в следующем. У Аунера уже давно зародилась мысль, что энергию можно получать не только традиционным образом, сжигая в кислороде углерод, но также химическим путем, при взаимодействии других элементов. Взоры ученого, естественно, обращались к тем из них, запасов которых на планете не меньше, чем нефти, угля, газа. Более детальное исследование случая, произошедшего на фабрике, выяснило, что в одной емкости с кремниевой пылью и азотом оказались следы окисла меди.
Очевидно, присутствовавшей в емкости чистый азот тоже был вовлечен во взаимодействие. Возникла реакция, которая противоречила всему опыту обращения с таким инертным элементом как азот. Но факт остаётся фактом: реакция произошла, и в день, когда на фабрике закипел кремний, пришлось приложить немало сил, чтобы успокоить "вскипевшую" пыль.
Как выяснилось, кремний способен весьма энергично соединяться с азотом. Стартовая температура для начала реакции 500 градусов; второе условие: кремний должен быть очень тонко измелчен. Окисел же меди играет роль катализатора.
Ценность этого случайного открытия не подлежала сомнению. Если кремний так легко горит (а он - основная часть песка), не станет ли этот элемент главным топливом человечества в будущем? Во-первых, наша планета богата песками, а во-вторых, горение в азоте не сопровождается выделением в атмосферу парниковых газов, прежде всего - двуокиси углерода. Новое горение оставляет после себя тот же песок, только не на кислородной, а на нитратной основе.
В идеале можно представить себе такую картину: человек отказывается от использования нефтяных и угольных запасов, электростанции получают кремниевую пыль, автомобили этой же пылью заправляются на станции и там же выгружают мешки с "золой" - песком. Конечно, было бы не совсем грамотно провозгласить: "Песок - нефть будущего". Ведь песок не горит, горит кремний. В природе кремний в чистом виде не встречается, и чтобы получить его из песка, надо израсходовать энергию, и к тому же не малую. Она уходит главным образом, на то, чтобы отщепить атомы кислорода от атомов кремния. Но эти энергитические затраты будут с лихвой возмещены засчет соединения с азотом.
Профессор Аунер предпологает, что фабрики востановления кремния выгоднее располагать в экваториальных пустынях, где есть необходимые условия для производства: песок, воздух, солнечная энергия. Она вырабатывая ток, приведет в действие реакторы, восстанавливающие кремний. Подобным образом гелиоэнергитические установки могут расщеплять воду на кислород и водород: сгорая, он выделяет много тепла, оставляя после реакции лишь воду. В этом тоже есть заинтересованность.
Крупнейшие автомобильные фирмы - "Даймлер-Крайслер" и "Форд" рассматривают водород в качестве заменителя бензина. Правда водород перед транспортировкой надо превратить в жидкость, а для этого его приходится охлаждать да минус 253 градусов, так что техника снабжения топливом окажется очень дорогой. Кроме того, смесь водорода с кислородом - взрывчатый газ огромной силы, а следовательно, обращение с ним связано с немалыми трудностями.
От всех такого рода проблем свободна работа с кремнием - блоки этого топлива могут путешествовать на любом виде транспорт, им не страшны открытые источники тепла, даже такие, как сварочные горелки. Пока блок не измельчен в пыль, он не горюч. Но в пылевидном состоянии он так же опасен, как водород.
Есть, однако, сомнивающиеся в верности пути, намеченного профессором Аунером. Их главный аргумент "против" : "Если в пустыне будут получать ток для восстановления кремния, то не лучше ли посылать вместо блоков энергию, как обычно, по проводам?". Современные линии электропередач, использующие постоянный ток высокого напряжения, при передаче на расстояние в 3000 километров теряют около 20 процентов мощности. И тем не менее это в денежном выражении намного меньше того, во что обойдется морская транспортировка будущей энергии в виде блоков кремния. Но как тогда быть с автомобильным транспортом, который так же предлагается перевести на кремневое питание?
Сегодня говорить о практическом воплощении замыслов профессора Аунера еще рано. Производство чистого кремния дорого, и на рынке его мало. Главным потребителем кремния выступает промышленность, изготовляющая компьютеры и другую электронику. Остальным достаются крохи.
Правда гелеоэнергитическое оборудование тоже требует для своих батарей немного кремния. Мировое потребление его для солнечных панелей не достигает и тысячи тонн, но и эти тонны гелиотехники получают с трудом. Конечно, надо преодолеть множество технологических проблем, на что, по оценке Аунера, уйдет от десяти до двадцати лет, пока технические аспекты созреют и воплотятся в проекты. " Но химическая сторона дела - утверждает профессор - ясна! ". "Золой" новой энергетики будет служить кремненитирд. Из него можно получать дешевый аммиак, пригодный для производства азотистых удобрений.
Кстати, сегодня в мире выпускается 100 миллионов тонн аммиака. Производство его связано с неудобствами и обходится довольно дорого. "Если человечество придет к кремнию, - считает профессор Аунер, - азотистые удобрения появятся у нас в изобилии". Но это не всё. Н. Аунер рассмотрел возможность замены углерода на кремний во многих отраслях хозяйства. Из аммиака, например, если он будет дешев, можно будет получать водород и к тому же много эффективнее, чем из воды : его призводство обойдется в одну десятую сегодняшней стоимости.
Особенного успеха ученый ожидает и от заправки автомобиля не бензином, а кремнием. Идея, правда не нова, еще тридцать лет назад немецкие химики фирмы " Вакер " поставили опыты с автомобилем, бак которого заполнили вместо бензина кремнесодержащей жидкостью - тетраметилсиланом. Она при сжигании давала столько же энергии, что и бензин. К сожалению, в семидесятых годах опыты прекратились : песок, образовавшийся при горении, останавливал мотор. Сейчас Аунер видит выход из этого затруднения. По его мнению, надо часть ответственных деталей мотора заменить на керамические.
Другие работы по теме:
Понятие живого вещества
Живое вещество В элементном составе живого вещества преобладают 4 элемента: водород, углерод, кислород, азот. Они являются главными элементами живого вещества. Эти элементы - биофильные. Кроме того, наиболее распространены элементы, находящиеся в начале периодической системы элементов Менделеева, а элементы середины и конца таблицы распространены мало.
Экология Кузбасса
В атмосферу Кузбасса ежегодно попадает более 1,5 млн. тонн вредных промышленных выбросов, из которых 51,6% - окись углерода, 15% - сернистый ангидрид, 8% - окислы азота, 3,5% - углеводород. Наибольший “вклад” в загрязнение вносит металлургия – более 800 тысяч тонн, энергетика – 320 тысяч тонн, угольная промышленность – 170 тысяч, строительная – 80 тысяч, химическая – 15 тысяч тонн.
ОВР с участием органических веществ
В ОВР органических веществ с неорганическими органические вещества чаще всего являются восстановителями. Так, при сгорании органического вещества в избытке кислорода всегда образуется углекислый газ и вода. Сложнее протекают реакции при использовании менее активных окислителей. В этом параграфе рассмотрены только реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.
Миграция химических элементов
Реферат по геохимии «Миграция элементов» Выполнила: Першикова Ольга Содержание Введение 1.Миграция элементов в атмосфере 2. Углерод Заключение Введение
Круговорот углерода в природе
Круговорот углерода в природе. Основным резервуаром углерода являются горные породы; в них, по существующим оценкам, его содержится примерно 75 квадриллионов тонн. Еще 5 триллионов тонн содержится в горючих полезных ископаемых — угле, нефти, газе и торфе. Примерно 150 млрд. т приходится на верхний слой донных океанических осадков.
Технология производства полипропилена
Технология производства полипропилена В упрощенном виде технологическая схема производства полипропилена выглядит следующим образом: Исходным сырьем для производства полипропилена является пропилен (газ). Пропилен выделяют путем крекинга (переработки) нефти. Выделенная пропиленовая фракция, содержащая около 80% пропилена, подвергается дополнительной переработке, в результате чего получают пропилен 98-99%-ной концентрации.
Химия
Природный газ одного из месторождений содержит 92% метана, 4% этана, , 1% пропана, 2% углекислого газа и 1% азота (по объему). Какой объем кислорода потребуется для сжигания 200 л этого газа?
Оксираны (эпоксиды)
Понятие оксиранов, их сущность и особенности, характерные реакции. Окись этилена как простейший оксиран, методы получения, использование в промышленности. Реакции окисления алкенов органическими надкислотами, внутримолекулярное замещение галогенгидринов.
Водородная энергетика
На наших глазах набирает силу новая отрасль промышленности - и технология. Потребность экономики в водороде идет по нарастающей. Ведь это простейшее и легчайшее вещество может использоваться не только как топливо, но и как необходимый сырьевой элемент во многих технологических процессах. Он незаменим в нефтехимии для глубокой переработки нефти, без него не обойтись, скажем в химии при получении аммиака и азотных удобрений,а в черной металлургии с его помощью восстанавливается железо из руд.
Гидродинамика сталеплавильной ванны
P, атм D0, мм Расчет скорости истечения струи кислорода Принять Р2=0.1 Мн/м2 Принять Р1=1 Мн/м2 Wкр=298 м/с Максимальная скорость струи на выходе из сопла
Доменное производство
Содержание. Содержание. 1 Цель работы 2 1. Расчет состава шихт для окускования железорудного сырья. 3 1.1. Исходные данные. 3 1.2. Расчет шихты. 3 1.3. Расчет состава агломерата. 3
Гидродинамика сталеплавильной ванны
Максимальная скорость струи на выходе из печи. Диаметр газовой струи в месте встречи с поверхностью сталеплавильной ванны. Радиус газовой струи. Распределение скорости газа по сечению потока. Определение глубины проникновения кислородной струи в ванну.
Атом
За триста с лишним лет до нашей эры в Древней Греции ученые-философы рассуждали так: любое вещество, любой предмет можно разделить на части. Камень можно раздробить в мелкий порошок. Воду — расплескать, а потом она испарится, превратится в пар.
Доменная печь
План Введение 1 Описание и процеcсы 2 Этимология 4 Источники Введение До́менная печь, до́мна — большая металлургическая, вертикально расположенная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до ее «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.
Содержание белков в органах и тканях
Наиболее богаты белковыми веществами ткани и органы животных. Источником белка являются также микроорганизмы и растения. Большинство белков хорошо растворимо в воде.
Углеводы
Углеводы – как название уже говорит само за себя, состоит из углерода и воды. У них так же, как и у аминокислот, есть стереоизомеры, (L и D – молекулы), принцип определения такой же, как и в аминокислотах.
Теория окислительно-восстановительных реакций
После открытия кислорода, французскому химику Лавуазье удалось выяснить, что горение есть реакция соединения с кислородом. В соответствии латинским наименованием кислорода "oxigenium" реакции соединения с кислородом были названы окислением.
Закон Авогадро
В равных объемах различных газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.
Катализаторы и ферменты
Катализатором, или ферментом (в случае биохимической реакции), называется вещество, помогающее протеканию химической реакции, но не изменяющееся в ходе нее.
Химия фуллеренов
Структура углерода. Химия фуллеренов. основные понятия, применение. новые технологии химии фуллеренов.
Дыхание 2 2
Text Text Дыхание — основная форма диссимиляции у человека, животных, растений и многих микроорганизмов. При дыхании богатые химической энергией вещества, принадлежащие организму, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.
Органоиды клетки
В состав клеток входят разные органические вещества. Основу их молекул образуют атомы углерода, связанные между собой и с другими атомами ковалентными связями.
ЗАгрязнение атмосферы 13
Загрязнение атмосферы — привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение естественной средне многолетней концентрации этих веществ в нём.
Углеводы 6
Углеводы – обширный наиболее распространенный на Земле класс органических соединений, входящих в состав всех организмов и необходимых для жизнедеятельности человека и животных, растений и микроорганизмов. Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза, в кругообороте углерода они служат своеобразным мостом между неорганическими и органическими соединениями.
Преимущества и недостатки атомной энергетики
Безусловно, выбор не стоит так: атомная энергетика или ничего. Альтернативой атому служат уголь и нефть, которые однако сами по себе не являются безвредными. Загрязнение воздуха и вред для здоровья населения, вызываемые сжиганием ископаемого топлива, сейчас стало таким же острым вопросом, как и ядерная энергетика.