В народе закрепилась ассоциация, что керамика – это изделия, сотворённые гончарами из обожжённой глины. Однако в широком смысле слова керамика представляет собой материал, который был подвержен термическому воздействию и благодаря этому больше не поддаётся разрушению подобного типа.
Сегодня керамические материалы всё чаще используются в специализированных отраслях. Создать их можно даже из растительных отходов – этим и занялись томские исследователи из инженерной школы энергетики Томского политехнического университета (ТПУ). Они разработали тугоплавкую керамику из растительного углерода, который был получен из цедры помело.
Углерод из помело обладает уникальными свойствами благодаря своей морфологии, повторяющей структуру растений, включая поры и другие особенности. В ходе исследований учёные определили, что он обладает отличными характеристиками для создания тугоплавкой керамики.
Процесс её получения включает смешивание углеродного порошка цедры помело с порошком титана и плазменный синтез на электродуговом реакторе. Карбид титана, полученный в результате этого процесса, имеет низкую стоимость и хорошо сочетается с металлами. Специалисты спекли порошок карбида титана с использованием искрового плазменного спекания, создав тем самым образец тугоплавкой керамики. Этот материал обладает высокими механическими свойствами и может использоваться для создания фильтров, которые улавливают и утилизируют углекислый газ.
«Много миллионов лет углерод захоранивался в виде сжигаемого топлива – нефти, угля, газа, пока не произошёл первый массовый энергопереход в XIX веке, когда человечество перешло от дерева к углю, – комментирует инженер-технолог Никита Некрасов, – всё это дополнилось вторым и третьим энергопереходами, когда из недр Земли начали активно добывать нефть и газ соответственно. Сама планета не справляется с таким количеством углекислого газа. Буквально в прошлом году Global Carbon Project отчитались о том, что выбросы СО2 достигли рекордных 37,5 млрд тонн, а я напомню, что в 2020 выбросы составляли 34 млрд. Всё это загрязняет воздух и воды, уничтожает экосистемы, от этого, согласно данным ВОЗ, ежегодно гибнут более 7 миллионов людей. И это ещё не считая парникового эффекта. Поэтому в наших реалиях – в попытках всё чаще обращаться к возобновляемым источникам энергии, роль играет не только устойчивая энергетика, сводящая выбросы углерода к нулю, но и новые технологии и материалы, способные этот углерод поглощать: например, углехимическая утилизация, где СО2 используется в процессе синтеза пластмасс, сжигание и электролиз, использование микроорганизмов и водорослей в биореакторах для захвата и фиксации CO2, зелёные посадки, производство синтетического топлива и многое другое. Сейчас этот список пополняется и керамикой из растительного углерода – поскольку она может улавливать и утилизировать CO2, это может быть действенным способом борьбы с декарбонизацией. Если, например, установить на тех же ТЭЦ фильтры на трубы из тугоплавкой керамики – это может сильно помочь снизить выбросы. Единственное, что меня удивляет, так это то, где они столько помело найдут в Томске для производства».
К счастью, учёные на помело не останавливаются: они также использовали другие виды пищевых отходов: цедру других цитрусовых, скорлупу кокоса и грецких орехов, кожуру банана, листья берёзы и газонную траву. В дальнейшем планируется провести дополнительные исследования с использованием других видов биоуглерода для сравнения свойств керамики на их основе.
Фото: passion.ru
ГОР