Аналог космических плазмотронов для сжигания мусора планируют испытать в России: он будет обезвреживать и утилизировать опасные отходы. Рассказываем, как будет работать установка и о других необычных способах утилизировать мусор.   

С помощью чего плазмотрон будет сжигать мусор 

Внутри плазмотрона протекает электрический ток, когда это происходит — образуется плазма, ее можно использовать для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально плазмотрон — это генератор или производитель плазмы. 

Первые подобные устройства появились в середине ХХ века, когда появились устойчивые в условиях высоких температур материалы, а также увеличилось производство тугоплавких металлов.  

С помощью плазмотрона можно получить сверхвысокие температуры до 150 000 °C. В среднем получают 10 000–30 000 °C, недостижимых при сжигании химического топлива. 
Какие бывают виды плазмотронов
  • Дуговые плазмотроны
Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник питания постоянного тока. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычной водой.

  • Высокочастотные плазмотроны
Такие плазмотроны являются безэлектродными: они используют индуктивную или емкостную связь с источником мощности. Так как для прохождения высокочастотной мощности сквозь стенки разрядной камеры, последняя должна быть выполнена из непроводящих материалов, то обычно в таком случае используют кварцевое стекло или керамику.
Поскольку для поддержания безэлектродного разряда не нужно электрического контакта плазмы с электродами, то обычно используют газодинамическую изоляцию стенок от плазменной струи. Так можно избежать их чрезмерного нагрева и остужать конструкцию только с помощью воздуха. 
  • СВЧ-плазмотроны
Плазмотроны это типа сделаны на основе сверхвысокочастотного разряда, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ. 

Как работает новая технология для сжигания мусора с плазмотроном 

В России испытают технологию сжигания мусора плазмой: так попробуют утилизировать особо опасные отходы. Об этом рассказал генеральный директор исследовательского центра имени Келдыша, входящего в состав Роскосмоса, Владимир Кошлаков. 

В центре разработали плазмотроны и сейчас работают над созданием специальной установки, которая позволит обезвреживать и утилизировать агрессивные бытовые отходы повышенной опасности. 

Плазмотроны позволяют получать газы, температура которых составляет от 4 до 5 тыс. градусов Цельсия. Как правило, их используют в ракетостроительной индустрии, однако их также можно применить при сжигании мусора. 

Кроме того, газы, выделяемые при сгорании, предлагается использовать для вращения турбин плазмотронов. Обычно плазмотрон используют в космической отрасли при моделировании работы ракетных двигателей или входа космических аппаратов в верхние слои атмосферы.

Какими еще необычными способами можно избавиться от мусора
  • Бактерия, перерабатывающая бумажные отходы или пластик
Исследовательская группа во главе с биоинженерной лабораторией Ок-Ридж (ORNL) вырастила бактерию, которая эффективно превращает бумажные отходы в итаконовую кислоту. Ученые использовали лигнин — отходы биоперерабатывающих заводов и бумажных фабрик, чтобы вырастить бактерию Pseudomonas putida, которая будет производить дешевую итаконовую кислоту. Это вещество можно превратить в химическое соединение, которое горит лучше, чем бензин. 

В другой работе ученым удалось усовершенствовать существующий в природе фермент, который способен разлагать некоторые из наиболее распространенных полимеров, загрязняющих окружающую среду. 

Модифицированный фермент, получивший обозначение PETase, начинает разлагать этот полимер в течение нескольких дней. Это может привести к революции в деле утилизации пластмассовых отбросов. Первоначально этот фермент был обнаружен в Японии. Он является продуктом жизнедеятельности бактерии Ideonella sakaiensis, которая пожирает полиэтилен PET в качестве основного источника энергии.
  • Нейросеть сортирует пластик
К очистке планеты привлекают даже нейросети, поэтому ученые Института теплофизики (ИТ) Сибирского отделения РАН создали установку, которая может с точностью до 95% определять пластик для сортировки твердых коммунальных отходов.  

Когда по ленте циркулирует мусор, робот с пневматическим захватом по данным, полученным с камеры, определяет тип отходов и складывает их в нужную емкость. 

По словам ученых, нейросети способны анализировать распределение интенсивности свечения пламени для определения режимов горения объектов. Система обучаема — это означает, что она подстраивается под конкретный морфологический состав, если через нее прогнать определенный тип мусора.
  • Еду превратили в биотопливо
Ученые из Сколтеха и Обьединенного института высоких температур РАН применили новый уникальный метод гидротермального сжижения, который не только значительно энергоэффективнее по сравнению с альтернативными подходами, но и позволяет переводить в биотопливо все сырье с минимальным объемом отходов. 

Этот метод также позволяет получать биотопливо напрямую из влажной биомассы, исключая энергозатратную стадию сушки сырья. 

Для изучения возможности превращения пищевых отходов в биотопливо ученые исследовали продукты гидротермального сжижения сыра (пармезан), мяса (ветчина) и яблок. Молекулярный состав получаемого биотоплива анализировался методом масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения. 

Молекулярный состав получаемого биотоплива очень разнообразен и больше напоминает не обычную нефть, а продукты пиролиза древесины (деготь).
  • Жуки-хрущаки переваривают пластик
Мучные хрущаки — вредители зернопродуктов и пища для сельскохозяйственных животных — оказались способны усваивать полистирол и не страдать от добавляемых в него токсинов. Полистирол крайне сложно перерабатывать, хотя природе он наносит особый вред из-за частого добавления огнезащитного вещества гексабромциклододекана, токсичного для людей и животных.  

Ученые скармливали хрущакам фрагменты полистирола в контролируемых лабораторных условиях. Мониторинг показал, что продукты его переваривания на 90% выделялись через сутки после поедания и полностью — через двое суток. Около половины поглощенной массы полимера выходило крошечными полуразложившимися фрагментами, вторая половина усваивалась организмом. 

Источник: www.hightech.fm

Похожие новости

  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6402
  • 29/03/2021

    Над чем сейчас работают учёные в разных регионах страны: репортаж с первого Всероссийского форума учителей естественных наук

    Около 200 учёных, специалистов и студентов собрались в Пскове на первый Всероссийский форум учителей естественных наук. Он приурочен к 113-ой годовщине со дня рождения академика Исаака Кикоина, советского физика-экспериментатора, автора многочисленных научных открытий.
    433
  • 06/04/2021

    Сотрудничеству СО РАН и Тюменского государственного университета придан новый импульс

    В ТюмГУ с рабочим визитом побывали директор Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, главный учёный секретарь СО РАН академик Дмитрий Маркович и директор Института экономики и организации промышленного производства СО РАН академик Валерий Крюков.
    893
  • 12/04/2021

    Сибирские ученые — космосу

    ​Научная сессия апрельского Общего собрания СО РАН была посвящена 60-летию полета Юрия Гагарина в космос и объединена названием «Ученые Сибири на службе космической отрасли».  Председатель Сибирского отделения РАН, глава Объединенного ученого совета по химии СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон перечислил ряд работ, выполненных химиками в интересах космоса.
    1580
  • 13/12/2019

    В РАН прошел совет по Стратегии научно-технического развития РФ

    ​В Академии наук прошел совет по приоритетному направлению Стратегии научно-технического развития РФ: «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии».
    2229
  • 12/03/2021

    В Новосибирске обсудили актуальные разработки сибирских ученых

     Указом президента РФ 2021 год объявлен Годом науки и технологий. Сибирское отделение РАН может гордиться не только научно-технологическим заделом и фундаментальными исследованиями, но и множеством прикладных разработок в самых разных областях, которые готовы к внедрению.
    757
  • 14/02/2020

    Выбери профессию в науке

    ​В новосибирском Академгородке прошла традиционная встреча школьников с ведущими сибирскими учеными — «Выбери профессию в науке», приуроченная к Дню российской науки. В этот раз ребята не только узнали, чем занимаются в повседневной работе представители разных направлений, но и познакомились с научной инфраструктурой проекта «Академгородок 2.
    1117
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    2518
  • 02/02/2021

    Президент РАН академик Александр Сергеев в новосибирском Академгородке. День первый

    1 февраля в ходе первого дня визита президента Российской академии наук Александра Сергеева в Новосибирск руководители институтов Сибирского отделения представили промежуточные итоги выполнения проектов-«стомиллионников».
    789
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7161