A tudósok a világon először fejtik ki a bioszén porozitását

Az úttörő munka utat nyit a környezetvédelmi alkalmazásokhoz és a hatalmas mennyiségű adatból származó eredmények eléréséhez

A környezetvédelmi alkalmazások szempontjából jelentős áttörésben a kutatók a bioszén porozitását „példátlan” módon képzelték el. üzemeltetési kísérletek, az Egyesült Királyság nemzeti szinkrotronjának, a Diamond Light Source-nak a lehetőségeinek felhasználásával.

A Dr. Roberto Volpe és csapata, a Queen Mary University of London és a University College London, a Diamond közreműködésével végzett munkája áthidalja a biomassza termokémiai lebontásával kapcsolatos ismeretek hiányosságait, és lehetővé teheti testreszabott bio- elszenesedik a kiemelt környezetvédelmi alkalmazásokhoz. Többek között a bioszéneknek fontos szerepük lehet az olyan helyszíneken végzett tisztítási műveletekben, ahol veszélyes vegyi anyagok kerültek a talajba és a vízbe.

Az ExPaNDs – European Open Science Cloud (EOSC) Photon and Neutron Data Service nevű európai Horizont 2020 pályázat támogatásával – a Diamond Dr. Volpe-val egy új, adatigényes technikán dolgozott, amelyet a szinkrotronnál használnak az eredményekhez való hozzáférés felgyorsítására.

Dr. Volpe jelenlegi kutatása a mandula- és dióhéj nyers biomasszájából keletkező szenesek vizsgálatát és azonosítását foglalja magában, mivel ezek porozitása kulcsfontosságú a környezetvédelmi alkalmazásokban. Az ilyen szén morfológiájának testreszabásának képessége nagy áttörést jelenthet a globális kihívások kezelésében azáltal, hogy olcsó és megújuló megoldásokat hoz létre az energiatárolás, a katalízis, a víz és a talaj helyreállítása terén. Ennek elérése felé az első lépés a biomassza morfológiájának nyomon követése a bioszén termelés során.

Egy ősrégi folyamat megfigyelése
„Amit csinálunk, az egyszerű: a mandula és a dió héját pirolízisnek vetjük alá, hogy szén-biomasszát hozzunk létre – a biomassza elszenesedésének tanulmányozása lényegében az emberiség kezdetéig visszanyúló technikákat tükröz, amelyek során a fát faszénné alakították. Tanulmányunkban azonban a folyamatot minden lépésben nyomon követjük, és ami minket érdekel, az a kialakuló porozitás. Pontos melegítéssel akár több mint ezer négyzetméter hozzáférhető felületet is kialakíthatunk a bonyolult pórushálózatban egyetlen grammnyi bioszén belsejében.”

Hozzáteszi: „Ez a munka sokféleképpen alkalmazható, mivel a szennyező anyagok (baktériumok, fémek, szennyező molekulák) vagy ionok (energiatárolás esetén) víz (vagy elektrolit) útján bejuthatnak a szemcsén belüli pórushálózatba, és ott csapdába eshetnek. Ennek a pórushálózatnak a fejlődésének nyomon követése a biomassza-részecskék felmelegítése során kulcsfontosságú, és ennek a munkának az igazi újdonsága.”

A Diamond hagyományos beamtime mellett Dr. Volpe az ExPaNDs támogatás adatoldalán is együttműködött, hogy új folyamatokat dolgozzon ki az adatokhoz való hozzáférés felgyorsítása érdekében.

Dr. Volpe azt mondja, hogy az ExPaNDs és a Diamond csapat adatainak elemzése során kapott segítő kéz felgyorsította kutatását. Megjegyezte, hogy ezeknek a hatalmas adatkészleteknek az adatbányászata új tudományág, és kiterjedt együttműködést igényel.

„Az ilyen nagy és összetett információhalmazok megosztása kihívást jelent, és az ExPaNDS-támogatás segített megtalálni az adatkezelés jobb módjait, amelyek valóban hasznosak az eredmények felgyorsítása és az átláthatóság szempontjából.”

Dr. Paul Quinn, a Diamond tudományos csoportjának vezetője elmagyarázza; „A Diamond képalkotó technikái lehetővé teszik a csapat számára, hogy elég részletesen vizualizálják a szilárd részecske szerkezetét ahhoz, hogy megvizsgálják a kis réseket vagy pórusokat, és nyomon követhessék az idő múlásával és a hőmérséklet változásaival kapcsolatos változásokat. Ez azt jelenti, hogy nagyon sok részletet kivonhatunk ezeknek a pórusoknak az evolúciójáról és bonyolult geometriájukról. Ez az eredmény rávilágít a termikusan kezelt biomassza alapvető viselkedésére, és egyúttal lehetővé teszi Dr. Volpe és csapata számára, hogy egyedileg korrelálja a részecskék és a pórusok geometriáját a hőmérséklettel.

Hozzáteszi: „Ez egy nagyszerű eredmény, amelyet a csapatomban dolgozó tudósok elhivatottsága tett lehetővé. Dr. Christoph Rau és sokan mások, akik hozzájárultak és támogatták a komplex méréseket, a kísérlet megvalósíthatóságára vonatkozó tanácsoktól kezdve a kemence kísérleti beállításán át a megfelelő környezet és optimális röntgenképalkotási feltételek megteremtése érdekében, a keletkezett adatok bányászatáig. ”

A nagy adatkészletekhez való méltányos hozzáférés biztosítása
Mivel minden évben petabájtnyi adatot állítanak elő szinkrotronokban, az együttműködés és a koordinált megközelítés szükségessége ezekkel a hatalmas adatkészletekkel a legtöbb tudós és kutató előtt álló probléma, különösen azok, akik az Egyesült Királyságban és Európában nagyméretű létesítményekben dolgoznak. Az adatok értékének növelése érdekében követnie kell azokat a kulcsfontosságú elveket, amelyek végső soron megtalálhatók, hozzáférhetők, átjárhatóak és újrafelhasználhatóak (FAIR) legyenek. Ezek az elvek segítenek abban, hogy az adatok végül mindenki számára hozzáférhetőek legyenek. Az ExPaNDS egyik fő célja, hogy megkönnyítse a kutatási adatok megtalálását és megosztását, amelyek segítenek megakadályozni a kísérletek megismétlését, ösztönzik a tudományos fejlődést és méltányossá teszik a szinkrotronadatokat. Az ExPaNDS másik célja, hogy útmutatást adjon az adatok kezeléséhez a megosztás és az újrafelhasználás támogatása érdekében.

Az ExPaNDS projekt 10 nemzeti foton- és neutronkutatási infrastruktúra (PaN RI) együttműködése. Ez a közösség gyakorlatilag az összes kutatási területet lefedi, és az adatkezelési megközelítések igen sokrétűek. Ez kihívássá teszi a harmonizációt.

Dr. Helmut Dosch professzor, az ExPaNDS pályázat vezető partnerének számító DESY igazgatótanácsának elnöke a következőket mondta: „Most már most és a jövőben még inkább megoldásokat tudunk alkotni – atomról atomra, tudod az anyagokat, amelyek felhasználható az éghajlatváltozás és a betegségek elleni küzdelemben. De ezek az adatok, ez az információ hatalmas adatlavinával érkezik hozzánk, és olyan koncepciókra van szükségünk, amelyek segítségével ezeket az adatokat hasznos információvá és tudássá alakíthatjuk. A megfelelő emberekre van szükség; megfelelő infrastruktúrára és pénzügyi forrásokra van szüksége. De csak most tudom azt mondani, hogy a tudás drága, de a tudatlanságot nem engedhetjük meg magunknak.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://envirotecmagazine.com/2023/02/20/scientists-unravel-the-porosity-of-biochars-in-a-world-first/