Znanstveniki so prvi na svetu razkrili poroznost biooglja

Revolucionarno delo osvetljuje pot okoljskim aplikacijam in dostopu do rezultatov iz ogromnih količin podatkov

V preboju, ki bi lahko bil pomemben za okoljske aplikacije, so raziskovalci upodabljali poroznost biooglja s pomočjo "brez primere" delujoča poskuse, pri čemer uporablja zmogljivosti, ki so na voljo v britanskem nacionalnem sinhrotronu Diamond Light Source.

Delo, ki so ga opravili dr. Roberto Volpe in njegova ekipa na Univerzi Queen Mary v Londonu in University College London v sodelovanju z Diamondom, odpravlja obstoječe vrzeli v znanju o termokemični razgradnji biomase in bi lahko omogočilo proizvodnjo po meri izdelanih bio- chars za visoko prednostne okoljske aplikacije. Med drugimi področji ima lahko biooglje pomembno vlogo pri čistilnih akcijah na mestih, kjer so se nevarne kemikalije razlile v zemljo in vodo.

S podporo evropske donacije Obzorje 2020, imenovane ExPaNDs – European Open Science Cloud (EOSC) Photon and Neutron Data Service – je Diamond sodeloval z dr. Volpejem pri novi, podatkovno intenzivni tehniki, ki se uporablja na sinhrotronu za pospešitev dostopa do rezultatov.

Sedanje raziskave dr. Volpeja vključujejo preučevanje in prepoznavanje ogljencev, ustvarjenih iz surove biomase mandljevih in orehovih lupin, saj je njihova poroznost ključna za uporabo v okolju. Zmožnost prilagajanja morfologije teh ogljev bi lahko pomenila velik preboj pri reševanju globalnih izzivov z ustvarjanjem poceni in obnovljivih rešitev za shranjevanje energije, katalizo, sanacijo vode in tal. Sledenje morfologiji biomase med proizvodnjo biooglja je prvi korak k doseganju tega.

Opazovanje prastarega procesa
»Kar počnemo, je preprosto, saj vzamemo mandljeve in orehove lupine ter jih damo skozi pirolizo, da ustvarimo biomaso iz oglja – študija karbonizacije biomase v bistvu odraža tehnike, ki segajo v začetke človeštva s spreminjanjem lesa v oglje. Vendar pa v naši študiji proces spremljamo na vsakem koraku in kar nas zanima, je poroznost, ki nastaja. Z natančnim segrevanjem lahko v enem samem gramu oblikovanega biooglja oblikujemo do več kot tisoč kvadratnih metrov dostopne površine v zapleteni mreži por.«

Dodal je: »Aplikacij za to delo je veliko, saj lahko onesnaževalce (bakterije, kovine, onesnažujoče molekule) ali ione (v primeru shranjevanja energije) prenaša voda (ali elektrolit) v mrežo por znotraj delcev in tam se lahko ujamejo. Sledenje evoluciji te mreže por, ko segrevamo delce biomase, je ključno in prava novost tega dela.«

Poleg tradicionalnega žarčenja v Diamondu je dr. Volpe sodeloval na podatkovni strani donacije ExPaNDs, da bi razvil nove procese za pospešitev dostopa do podatkov.

Dr. Volpe pravi, da je pomoč, ki jo je prejel pri analizi njegovih podatkov od ekipe ExPaNDs in Diamond, pospešila njegovo raziskavo. V komentarju je dejal, da je podatkovno rudarjenje teh ogromnih nizov podatkov nova disciplina in zahteva obsežno sodelovanje.

»Skupna raba tako velikih in zapletenih nizov informacij je izziv in donacija ExPaNDS je pomagala identificirati boljše načine za zagotavljanje upravljanja podatkov, ki je resnično koristno za pospešitev rezultatov in preglednosti.«

Paul Quinn, vodja znanstvene skupine za Diamond, pojasnjuje; »Slikovne tehnike pri Diamondu omogočajo ekipi, da vizualizira strukturo trdnih delcev z dovolj podrobnostmi, da preuči majhne vrzeli ali pore in sledi morebitnim spremembam skozi čas in z variacijami temperature. To pomeni, da lahko izluščimo veliko podrobnosti o razvoju teh por in njihovi zapleteni geometriji. Ta rezultat osvetljuje temeljno obnašanje termično obdelane biomase in hkrati omogoča dr. Volpeju in njegovi ekipi, da edinstveno povežejo geometrijo delcev in por s temperaturo.«

Dodal je: »To je velik dosežek, ki ga je omogočila predanost znanstvenikov v moji ekipi. Dr. Christoph Rau in mnogi drugi, ki so prispevali in podpirali zapletene meritve, od nasvetov o izvedljivosti eksperimenta do eksperimentalne nastavitve peči za ustvarjanje pravilnega okolja in optimalnih pogojev za rentgensko slikanje, do rudarjenja bogastva ustvarjenih podatkov. ”

Zagotavljanje POŠTENEGA dostopa do velikih podatkovnih nizov
Ker se petabajti podatkov proizvedejo v sinhrotronih vsako leto, je potreba po sodelovanju in usklajenem pristopu s temi ogromnimi nizi podatkov problem, s katerim se sooča večina znanstvenikov in raziskovalcev, zlasti tistih, ki delajo v velikih obratih v Združenem kraljestvu in Evropi. Da bi povečali vrednost teh podatkov, morajo slediti ključnim načelom, da bodo končno najdljivi, dostopni, interoperabilni in ponovno uporabni (FAIR). Ta načela bodo pomagala, da bodo podatki sčasoma odprti za vse. Ključni cilj ExPaNDS je olajšati iskanje in skupno rabo raziskovalnih podatkov, kar bo pomagalo preprečiti ponavljanje poskusov, spodbudilo znanstveni napredek in naredilo sinhrotronske podatke POŠTENIMI. Drugi cilj ExPaNDS je zagotoviti smernice za upravljanje podatkov za podporo skupne rabe in ponovne uporabe.

Projekt ExPaNDS je sodelovanje med 10 nacionalnimi infrastrukturami za raziskovanje fotonov in nevtronov (PaN RI). Ta skupnost pokriva skoraj vsa področja raziskav z veliko raznolikostjo pristopov upravljanja podatkov. Zaradi tega je usklajevanje izziv.

Profesor dr. Helmut Dosch, predsednik upravnega odbora podjetja DESY, ki je vodilni partner v donaciji ExPaNDS, je dejal: »Danes lahko ustvarimo rešitve, v prihodnosti pa še toliko bolj – atom za atomom, poznate materiale, ki lahko uporabiti za boj proti podnebnim spremembam in boleznim. Toda ti podatki, te informacije prihajajo k nam z ogromnim plazom podatkov in potrebujemo koncepte, kako te podatke spremeniti v koristne informacije in znanje. ​Potrebuje prave ljudi; potrebuje pravo infrastrukturo in finančna sredstva. Zdaj pa lahko le rečem, da je znanje drago, neznanja pa si ne moremo privoščiti.”​

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://envirotecmagazine.com/2023/02/20/scientists-unravel-the-porosity-of-biochars-in-a-world-first/