Baru 'resep' cara pendingin untuk membuat silika

Teknologi baru, hemat energi menghasilkan senyawa silika dari bahan-bahan yang mungkin: beras hulls, antibeku dan alkohol gandum.

Silika precipitated dan senyawa silikon yang lain sangat penting untuk banyak produk yang kita gunakan setiap hari, dan bukan hanya dalam paket kecil yang ditandai "TIDAK MAKAN." Mereka digunakan untuk menyerap kelembaban yang dapat merusak produk baru, dan sebagian besar dari kita tidak berpikir banyak tentang mereka.

Ratusan ribu ton precipitated silika dan senyawa silika lain diproduksi setiap tahun. Mereka sedang digunakan untuk memoles Wafer silikon yang masuk ke elektronik, untuk memperkuat Ban, untuk membuat cat dan kertas putih, sebagai abrasive dalam pasta gigi, dan ya, dalam banyak paket-paket kecil manik-manik silika gel.

Memproduksi senyawa kemurnian tinggi silikon adalah sebuah proses yang mahal dan karbon-intensif yang memerlukan Penghangat Ruangan ditambang silikon logam dan antrasit batubara 3.500 derajat Celsius (6,332 derajat Fahrenheit) di tungku busur listrik hari ini.

Richard Laine, seorang profesor ilmu material dan teknik di Universitas Michigan yang mengembangkan proses baru, mengatakan itu bisa menyelamatkan kira-kira enam ton emisi karbon per ton senyawa silika yang diproduksi. Dia memperkirakan biaya teknik untuk akan 90 persen kurang dari proses saat ini, dengan hampir tidak ada jejak karbon.

Teknik baru ini diyakini metode kimia sederhana, murah yang pertama untuk memproduksi silika kemurnian tinggi senyawa dari pertanian limbah.

Hulls beras

Banyak dari dunia pertanian waste mengandung silika, dan mencari cara praktis untuk ekstrak membentang kembali 80 tahun. Sementara proses baru dapat digunakan untuk memproduksi silika dan bahan kimia yang mengandung silikon dari berbagai jenis limbah pertanian, Laine berfokus pada menggunakan hulls yang tersisa dari pengolahan beras.

Lambung adalah lapisan terluar butir padi. Itu dihapus ketika beras diproses. Ratusan jutaan ton hulls diproduksi di seluruh dunia setiap tahun. Banyak yang dibakar untuk menghasilkan listrik, dan abu itu yang tersisa berisi tingkat tinggi silika. Beberapa abu ini digunakan dalam konstruksi atau sebagai isolasi, tapi banyak yang dibuang di tempat pembuangan sampah.

Tapi sementara dunia ini dibanjiri di ash hull beras kaya silika, silika yang keluar telah terbukti menjadi tantangan besar. Kesulitan berasal terutama dari ikatan kimia yang sangat kuat antara silikon dan oksigen, salah satu yang terkuat yang ada di alam.

Whyantifreeze dan etanol?

Laine menemukan dua cara mudah dan murah untuk memecah ikatan yang: etilena glikol, atau antibeku, dan etanol, atau alkohol gandum. Antibeku dikombinasikan dengan sedikit natrium hidroksida melemahkan ikatan kimia antara silika dan abu hull beras pada awal proses, melarutkan silika menjadi solusi cair.

Solusi tersebut kemudian dipanaskan sampai 390 derajat Celcius (734 derajat Fahrenheit), membentuk polimer silika dan antibeku. Sementara tahap ini memerlukan energi, itu lebih dari offset oleh energi yang dihasilkan ketika hulls beras dibakar pada awal proses. Dan karena karbon yang dilepaskan ketika dibakar hulls sebelumnya diserap oleh tanaman padi, proses dianggap karbon-netral. Pemanasan memproduksi silika-antibeku polimer yang kemudian disaring untuk menghapus abu.

Alkohol gandum kemudian ditambahkan pada akhir proses. Secara kimiawi mirip dengan antibeku, jadi itu mudah swap untuk menggantikan antibeku, yang kemudian daur ulang. The silika cair kemudian dapat disuling dari solusi kedua ini dan digunakan untuk membuat produk precipitated silika kemurnian tinggi untuk keperluan industri.

Laine telah membentuk sebuah perusahaan, Mayasil, untuk mengkomersialkan teknologi, yang sedang dalam proses membangun sebuah tanaman "pra-pilot" yang akan digunakan untuk mengembangkan skala atas proses manufaktur. Jika peningkatan berhasil, Laine memprediksi bahwa itu akan secara fundamental mengubah cara silika produk dibuat dan digunakan.

"Saya pikir akhirnya, kami akan memproduksi silika kemurnian tinggi dan senyawa silikon lain tepat di sawah," kata Laine. "Itu akan mungkin untuk memproses padi dan memproduksi bermutu tinggi silika dalam satu lokasi dengan sedikit atau tidak ada jejak karbon. Hal ini benar-benar sangat menarik."