Para ilmuwan mengungkap porositas biochar di dunia pertama

Pekerjaan terobosan menyalakan jalur untuk aplikasi lingkungan dan mengakses hasil dari sejumlah besar data

Dalam terobosan yang mungkin signifikan untuk aplikasi lingkungan, para peneliti telah mencitrakan porositas biochar melalui "belum pernah terjadi sebelumnya" Pengoperasian eksperimen, memanfaatkan fasilitas yang tersedia di sinkrotron nasional Inggris, Diamond Light Source.

Pekerjaan – dilakukan oleh Dr Roberto Volpe dan timnya di Queen Mary University of London dan University College London, bekerja sama dengan Diamond – mengatasi kesenjangan pengetahuan yang ada dalam dekomposisi termokimia biomassa, dan dapat memungkinkan produksi bio-bio yang dibuat khusus. karakter untuk aplikasi lingkungan prioritas tinggi. Di antara area lain, biochar mungkin memiliki peran penting dalam operasi pembersihan di lokasi di mana bahan kimia berbahaya tumpah di tanah dan air.

Dengan dukungan dari hibah European Horizon 2020 yang disebut ExPaNDs- European Open Science Cloud (EOSC) Photon and Neutron Data Service – Diamond telah bekerja sama dengan Dr Volpe dalam teknik intensif data baru yang digunakan di synchrotron untuk mempercepat akses ke hasil.

Penelitian Dr Volpe saat ini melibatkan pemeriksaan dan identifikasi arang yang dibuat dari biomassa mentah kulit almond dan kenari karena porositasnya merupakan kunci untuk aplikasi lingkungan. Kemampuan untuk menyesuaikan morfologi karakter ini dapat menjadi terobosan besar untuk membantu mengatasi tantangan global dengan menciptakan solusi murah dan terbarukan untuk penyimpanan energi, katalisis, remediasi air dan tanah. Melacak morfologi biomassa selama produksi biochar adalah langkah pertama untuk mencapai hal ini.

Mengamati proses kuno
“Apa yang kami lakukan sederhana seperti kami mengambil kulit almond dan kenari dan kami memasukkannya melalui pirolisis untuk membuat biomassa arang – studi tentang karbonisasi biomassa pada dasarnya mencerminkan teknik yang berasal dari awal umat manusia dengan mengubah kayu menjadi arang. Namun, dalam penelitian kami, proses dipantau setiap langkah dan yang kami minati, adalah porositas yang dibuat. Dengan pemanasan yang akurat, kita dapat membentuk hingga lebih dari seribu meter persegi luas permukaan yang dapat diakses dalam jaringan pori-pori yang rumit di dalam satu gram biochar yang terbentuk.”

Dia menambahkan: “Aplikasi untuk pekerjaan ini banyak karena kontaminan (bakteri, logam, molekul pencemar) atau ion (dalam hal penyimpanan energi) dapat dibawa oleh air (atau oleh elektrolit) ke dalam jaringan pori intra-partikel, dan mereka bisa terjebak di sana. Melacak evolusi jaringan pori ini saat kita memanaskan partikel biomassa adalah kunci dan kebaruan nyata dari pekerjaan ini.”

Selain beamtime tradisional di Diamond, Dr Volpe telah bekerja sama di sisi data dari hibah ExPanDs untuk mengembangkan proses baru guna mempercepat akses ke data.

Dr Volpe mengatakan bahwa uluran tangan yang dia terima dengan menganalisis datanya dari tim ExPanDs dan Diamond mempercepat penelitiannya. Mengomentari dia mengatakan bahwa penambangan data dari kumpulan data besar ini adalah disiplin baru dan membutuhkan kolaborasi yang luas.

“Berbagi kumpulan informasi yang begitu besar dan kompleks merupakan tantangan dan hibah ExPaNDS membantu mengidentifikasi cara yang lebih baik untuk memberikan pengelolaan data yang sangat berguna untuk mempercepat hasil dan transparansi.”

Dr Paul Quinn, Pemimpin Grup Sains untuk Diamond menjelaskan; “Teknik pencitraan di Diamond memungkinkan tim untuk memvisualisasikan struktur partikel padat dengan detail yang cukup untuk memeriksa celah atau pori-pori kecil dan melacak setiap perubahan dari waktu ke waktu dan dengan variasi suhu. Ini berarti bahwa kita dapat mengekstrak banyak detail tentang evolusi pori-pori ini dan geometrinya yang rumit. Hasil ini menyoroti perilaku mendasar dari biomassa yang diolah secara termal, dan, pada saat yang sama, memungkinkan Dr Volpe dan timnya untuk secara unik mengkorelasikan geometri partikel dan pori dengan suhu.”

Dia menambahkan: “Pencapaian besar ini dimungkinkan oleh dedikasi para ilmuwan di tim saya. Dr Christoph Rau dan banyak orang lainnya yang telah berkontribusi dan mendukung pengukuran yang kompleks, mulai dari saran tentang kelayakan eksperimen, hingga pengaturan eksperimental tungku untuk menciptakan lingkungan yang benar dan kondisi pencitraan sinar-X yang optimal, hingga menambang kekayaan data yang dihasilkan. ”

Memastikan akses FAIR ke kumpulan data besar
Karena petabyte data diproduksi dalam sinkrotron setiap tahun, kebutuhan akan kolaborasi dan pendekatan terkoordinasi dengan kumpulan data yang sangat besar ini merupakan masalah yang dihadapi sebagian besar ilmuwan dan peneliti, terutama mereka yang bekerja di fasilitas berskala besar di Inggris dan Eropa. Untuk meningkatkan nilai data ini, perlu mengikuti prinsip-prinsip utama agar pada akhirnya dapat Ditemukan, Dapat Diakses, Dapat Dioperasikan, dan Dapat Digunakan Kembali (FAIR). Prinsip-prinsip ini akan membantu membuat data akhirnya terbuka untuk semua. Tujuan utama ExpanDS adalah mempermudah pencarian dan berbagi data penelitian yang akan membantu mencegah pengulangan eksperimen, memacu kemajuan ilmiah, dan menjadikan data sinkrotron FAIR. Tujuan kedua dari ExpanDs adalah untuk memberikan pedoman dalam mengelola data untuk mendukung berbagi dan penggunaan kembali.

Proyek ExPanDS merupakan kolaborasi antara 10 National Photon and Neutron Research Infrastructures (PaN RIs). Komunitas ini mencakup hampir semua bidang penelitian dengan keragaman besar dalam pendekatan manajemen data. Ini membuat harmonisasi menjadi tantangan.

Profesor Dr Helmut Dosch, Ketua Dewan Direksi DESY, yang merupakan mitra utama dalam hibah ExPanDS mengatakan: “Kami sekarang dapat menciptakan solusi hari ini dan bahkan lebih lagi di masa depan – atom demi atom, Anda tahu bahan yang dapat digunakan untuk memerangi perubahan iklim dan penyakit. Tapi data ini, informasi ini datang dengan longsoran data yang sangat besar kepada kami, dan kami membutuhkan konsep bagaimana mengubah data ini menjadi informasi dan pengetahuan yang berguna. Itu membutuhkan orang yang tepat; ia membutuhkan infrastruktur yang tepat, dan ia membutuhkan sumber daya keuangan. Tapi saya hanya bisa mengatakan sekarang bahwa pengetahuan itu mahal, tetapi ketidaktahuan tidak bisa kita beli.”​

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://envirotecmagazine.com/2023/02/20/scientists-unravel-the-porosity-of-biochars-in-a-world-first/