joi, 19 iulie 2012

energie verde


soarele - furnizorul nostru de energie

Existã mai multe modalitãþi în care poate fi utilizatã energia solarã. Aºa-numita energie solarã termicã este obþinutã prin convertirea cãldurii soarelui în cãldurã utilã, pentru încãlzirea apei sau a locuinþei, de exemplu. Prin contrast, fotoenergia înseamnã convertirea radiaþiei solare în energie electricã. În acest scop, celulele solare individuale sunt combinate pentru a crea module solare.

Celulele solare sunt confecþionate dintr-un material semi-conductor (în general, silicon), în care radiaþia este împãrþitã în particule cu încãrcãturã negativã (electroni) ºi pozitivã. Câmpul electric creat prin dezechilibre selectate în interiorul semi-conductorului separã particulele încãrcate cu energie. Urmarea este cã avem o lipsã de electroni într-o parte ºi un surplus de electoni în partea cealaltã. Aceastã tensiune electricã poate fi colectatã cu un contact metalic plasat pe partea superioarã ºi cea inferioarã.

Fizicianul francez Alexandre Becquerel descoperise deja în 1839 efectul fotovoltaic, prin care perechi de particule încãrcate cu energie sunt separate când sunt atinse de lumina soarelui. În 1884, americanul Charles Fritts a descris forþa electromotoare într-un fragment de seleniu iluminat ºi a construit prima celulã cu energie solarã. Eficienþa acesteia era însã minimã.

Explicaþia ºtiinþificã a faptului cã lumina poate fi transformatã direct în electricitate a fost furnizatã de Albert Einstein în 1905. Lucrarea sa despre legea efectului fotoelectric a furnizat bazele fotovoltaicii moderne.

În final, o coincidenþã a stat la baza creãrii celulei solare moderne. Calvin Fuller ºi Gerald Pearson lucrau de fapt la realizarea unui tranzistor, când au creat celula solarã aproape ca un produs derivat al experimentului lor. Împreunã cu colegul lor Darryl Chapin, cei doi cercetãtori au prezentat în 1953 "aparatul de transformare a energiei solare", pe bazã de silicon. Saltul înainte se produsese. Deja în anul 1958 plutea în spaþiul cosmic primul satelit echipat cu un dispozitiv de generare a energiei fotovoltaice. În prezent, energia furnizatã de modulele fotovoltaice este un echipament standard pentru orice vehicul spaþial.

La început, fotovoltaica a rãmas o formã de tehnologie costisitoare, utilizatã doar pentru aplicaþii speciale. Apoi însã, în timpul crizei petrolului din 1973 ºi dupã catastrofa produsã la reactorul nuclear de la Cernobîl în 1986, cãutarea unor noi forme de energie alternativã a cãpãtat un nou avânt. Transformarea luminii solare în electricitate ºi cãldurã a înregistrat un adevãrat boom ºi, în final, a devenit chiar accesibilã pentru locuinþe particulare.

În prezent se produc aºa-numitele celule solare "în peliculã". Acestea sunt extrem de eficiente din punct de vedere al costurilor, cãci necesitã doar foarte puþin silicon pentru a fi produse. Celulele sunt depozitate într-un mediu cum ar fi sticla, ºi pot fi instalate cu uºurinþã, de exemplu, pe faþadele clãdirilor.



De la curenþii de aer la curentul electric
 

Centralele eoliene funcþioneazã pe principiul forþei aerodinamice. Vântul care loveºte palele elicei creeazã o presiune puternicã, pozitivã deasupra palei ºi negativã dedesubtul acesteia. Aceastã diferenþã de presiune generazã o forþã de ridicare pe care centralele eoliene moderne o folosesc pentru a produce miºcare, ºi deci energie electricã.

Vânturile cu indice de forþã 3, care bat în mod obiºnuit în Marea Nordului, în extremitatea sudicã a Americii de Sud, în insula australianã Tasmania ºi în zona Marilor Lacuri din nordul SUA, precum ºi în alte regiuni, sunt în mod special propice pentru centralele eoliene. Nu mai rãmâne decât ca omul sã exploateze forþa acestor curenþi de aer. Mãsurãtori fãcute de cercetãtorii americani în 8.000 locaþii au demonstrat cã am putea acoperi necesarul mondial de energie electricã folosind numai energia eolianã - cu condiþia sã o folosim mai eficient.

În februarie 2005, cea mai mare centralã eolianã din lume a devenit operaþionalã în Brunsbüttel, în Germania. Gigantica "REpower 5M", înaltã de 183 metri, are un rotor cu diametrul de 126 metri, care mãturã la fiecare rotaþie o suprafaþã de douã ori mai mare decât un teren de fotbal. Centrala poate genera pânã la 5 megawatts de electricitate, ceea ce este suficient pentru aprovizionarea a aproximativ 4.500 locuinþe - o realizare fãrã egal la nivel mondial.

Totuºi, regiunile în care se pot construi centrale eoliene de mari dimensiuni sunt relativ puþine. Ca urmare, existã mari speranþe acum pentru centralele eoliene construite în largul mãrii. La nivel mondial, au fost create mai multe centrale eoliene în larg, de pildã în Danemarca, Suedia, Olanda, Germania ºi Anglia. Faptul cã energia obþinutã în larg este cu aproximativ 50% mai mare se datoreazã, printre altele, ºi faptului cã în contact cu suprafaþa apei, vântul are o forþã de frecare aproape zero. Din punct de vedere tehnic însã, centralele eoliene din larg sunt considerabil mai scumpe decât cele de pe uscat, pentru cã trebuie sã reziste în faþa valurilor puternice, a furtunilor ºi gheþurilor. Din aceastã cauzã, costurile sunt cu 60% mai mari decât în cazul centralelor eoliene de aceleaºi dimensiuni de pe uscat. În plus, centralele eoliene din larg produc unde sonore de joasã frecvenþã, care pot îndepãrta peºtii, pãsãrile ºi mamiferele marine.

Ideea unor centrale eoliene zburãtoare pare descinsã din literatura ºtiinþifico-fantasticã. Acestea ar avea douã rotoare ºi ar produce energie la înãlþimea de 5.000 metri, unde bat vânturi puternice ºi regulate.
Centrala eolianã zburãtoare ar fi susþinutã de un cablu, care ar transmite pe pãmânt electricitatea produsã. S-ar înãlþa în vãzduh ca un zmeu ºi ar rãmâne stabilã o datã ce s-ar ridica în aer. Totuºi, încã nu este sigur dacã acest gen de centralã eolianã aeropurtatã va fi construitã vreodatã.

 

Energie din râuri ºi mãri

Primele hidrocentrale care produceau energie electricã au apãrut în Anglia încã din 1880. În prezent existã hidrocentrale pe râuri ºi lacuri, care folosesc forþa fluxului ºi refluxului sau a valurilor. Oricât de diferite ar fi însã aceste tipuri de hidrocentrale, toate funcþioneazã în mod similar: o hidrocentralã este în general alcãtuitã dintr-un baraj care stocheazã apa în faþa hidrocentralei sau într-un rezervor plasat la nivel înalt. De aici, apa intrã pe conducta de aprovizionare ºi, în funcþie de tipul de turbinã, fie energia potenþialã, fie cea kineticã pune în miºcare o turbinã, care este conectatã la un generator. În final, acesta transformã energia mecanicã în energie electricã. Dupã ce apa a trecut de turbinã, este canalizatã înapoi cãtre cursul natural al râului respectiv sau în rezervorul egalizator.

"Roþile de apã" moderne precum turbina Francis sau Pelton pot converti aproape toatã forþa apei în energie mecanicã. Ele pot atinge un nivel de eficienþã de 95%.

Hidrocentralele pe bazã de valuri

Puterea mãrilor poate fi de asemenea utilizatã pentru a produce energie. O hidrocentralã de pe insula scoþianã Islay, care foloseºte forþa valurilor, furnizeazã electricitate din anul 2001. Tehnologia este destul de simplã: nu apa creeazã energia, ci aerul pe care îl dislocã apa. Hidrocentrala este alcãtuitã dintr-un rezervor în formã de conductã care ajunge sub suprafaþa apei. Nivelul apei se ridicã ºi scade o datã cu formarea ºi retragerea valurilor, iar aerul din conducte este împins în sus sau absorbit în jos. Fluxul de aer creat în acest mod pune în miºcare turbinele Wells, numite astfel dupã inventatorul lor. Aceste turbine sunt remarcabile, pentru cã se întorc în aceeaºi direcþie, indiferent cã este un flux de aer care intrã sau iese. Utilizarea optimã a forþei valurilor se obþine când turbogeneratorul acþionat de turbine furnizeazã ºi el electricitate, atunci când valurile scad ca mãrime.
În acest mod, "Limpet 500" produce 500 kilowatts - o cantitate suficientã pentru aproximativ 400 locuinþe.

 



 

Ce este biodiesel?

Biodiesel este combustibil de motor care se produce din ulei de rapita sau din alte uleiuri vegetale (soia, ricin, floarea-soarelui, porumb etc) prin esterificare cu metanol. Biodieselul obtinut are aceleasi calitati ca si dieselul pe care-l poate inlocui complet sau se poate amesteca cu el. Numai daca amestecam dieselul cu biodiesel (20%) se va micsora drastic emanarea gazelor toxice. Deoarece cerintele ecologice europene sunt tot mai severe privind micsorare gazelor nocive emanate de autovehicole, este un motiv in plus sa incepem sa folosim biodiesel, acesta fiind un carburant nepoluant. Pe langa aceasta este si biodegradabil intrand in cilul de descompunere naturala. In plus producand biodiesel micsoram importul de benzina si diesel care de pe zi ce trece este tot mai scump si facilitam totodata si agricultura
http://biodiesel.xhost.ro/

Cum se obtine biodiesel?
Procesul de obtinere a biodieselului se bazeaza pe reactia alcoolului (in special metanol) cu trigliceride prezente in grasimile de animale, uleiuri vegetale sau grasimilor regenerate, rezultand esteri de acizi grasi (biodiesel) si glicerina. Pentru ca reactia sa poata avea loc este necesara incalzirea si prezenta catalizatorilor (cel mai des folosit este natriu sau calium hidroxid).
Din materia prima uleioasa care contine mai putin de 4 % acizi grasi este necesar ca mai intai sa se inlature apa. Catalizatorul se dizolva in metanol si se amesteca cu uleiul tratat.
Spre deosebire de carburantii conventionali, biodieselul are un conntinut foarte redus de sulf, prezenta acestuia in aer formeaza ploile acide. Biodieselul nu contine nici materii aromate precum benzenul. Prin arderea biodieselului se emana bioxid de carbon dar nu si noxe toxice
Obtinerea de biodiesel din uleiul de rapita
De la 1t de seminte de rapita obtinem in jur de 350 kg de ulei si cca 650 kg de turte (in cazul presarii la rece). Din punct de vedere al suprafetei insamantate obtinem minim 1 t/ha ulei si 2 t/ha turte. Pretul de vanzare a semintei de ulei de rapita este in jur de 240
euro/t. Turtele se vand la 175 euro/t, iar pretul la uleiul obtinut este in jur de 600 euro/t. Mentionam ca statul incurajeaza productia de biodiesel din motive ecologicesi economice (diminuarea importului de carburant) oferind diverse facilitati. Pretul de vanzare la motorina D2 este de 0,795 euro /l, iar pretul la biodiesel este de 0,709 euro /l.
Procesul de presare a semintelor de rapita se desfasoara in 2 faze: in prima faza, de pregatire se usuca semintele de rapita si se zdrobesc, iar in ce-a de-a doua faza semintele se preseaza la rece sau la cald (cel din urma procedeu avand productivitate mai mare). Se obtine astfel uleiul de rapita si
turtele de rapita (in cazul presarii la rece) sau srot de rapita (in cazul presarii la cald). Dupa presare uleiul este filtrat si depus in butoaie.
Uleiul
Uleiul are mai multe utilizari: ulei energetic pentru vehicole si incalzit, materie prima pentru biodiesel, ulei furajer pentru animale. Uleiul filtrat este foarte pur, avand doar120 mg/kg impuritati. Din cantitatea totala de ulei cca 80% prin procesul de esterificare se transforma in biodiesel iar restul este glicerina pura.

Producerea de turte sau srot
Prin presarea la rece a semintelor se obtine uleiul si turtele care contin 5% ulei si in jur de 33% materie proteica. Iar prin presarea la cald a semintelor se obtine cu 19% mai mult ulei si srot. Turtele si srotul de rapita sunt foarte hranitoare pentru animale, vaci si porci si pot inlocui in deplin pe cele din soia sau floarea soarelui.

Carburant alternativ pe baza de ulei vegetal
In ultimii ani s-a observat cresterea pronuntata a preturilor la carburanti si lubrifianti pe piata mondiala. De asemenea, poluarea mediului datorata noxelor care se elimina de la arderile de combustibil clasic este o mare problema a societatii moderne. Din aceste motive a crescut interesul fata de asa numitii carburanti alternativi. Unul dintre acestia este si biodieselul, care se obtine din uleiurile vegetale. Fermierii din apus sunt interesati sa-si produca singuri biodiselul pentru tractoare.
Biodieselul se obtine din oricare ulei vegetal sau grasimi animale prin esterificare cu metanol, obtinandu-se ca produs secundar si glicerina, mult folosita in industria de cosmetice.
Biodieselul se poate folosi pur sau in amestec cu motorina in orice proportii.
Statistica economica
Dintr-o tona de seminte de rapita se obtine cca 350 kg ulei si cca 650 kg turte. Din punct de vedere al suprafetei insemintate obtinem minim 1 t/ha ulei si 2 t/ha turte. Pretul de vanzare al semintelor de rapita este de cca 240 euro/t. Turtele se vand la pretul de 175 euro/t, iar pretul la uleiul obtinut este 600 euro/t.
De mentionat ca si statul favorizeaza productia de biodiesel din motive ecologice, precum si din cauza micsorarii importului de motorina, ca dovada ca pretul de vanzare la motorinaD2 este de 0,795 euro /l, iar pretul la biodiesel este de 0,709 euro /l.
http://biodiesel.xhost.ro/

Cu noi puteti produce singuri biodiesel
Instalatii de producere a biodieselului de mica capacitate si industriale
Biodiesel Warehouse SUA

DIY kit complet procesor biodiesel
In completul DIY kit, pe langa procesorul biodiesel standard, intra si radiatorul de 303 litri de apa, brosura cu indrumari complete de manuire si asamblare a procesorului, care este foarte simpla, dureaza cateva ore. Puteti produce biodiesel chiar din ziua in care primiti instalatia.
Productivitatea procesorului este de 209 litri biodiesel la 3 ore si este prevazut cu incalzire pentru perioada de iarna.
Componente DIY Kit procesor: Pompa 12 GPM (2728 litri apa/ora), supapa sferica, termometru, instalatie asamblata, stecher, clema,banda, pahar gradat, manusi, indrumari de asamblare, radiator cu termostat (303 litri), 57 litri carbon-metoxid, pompa sifon plastic, hidrometru, epruvete plastic, cantar digital, filtru pH hartieAccesorii necesare:Canistre pentru metanol si ulei, materia prima: uleiul comestibil uzat sau nu (pe cel uzat il puteti procura de la resaurantele din orasul dvs.) si metanolul.
Dublu DIY kit complet procesor biodiesel
Acest procesor are capacitate dubla fata de primul DIY kit

BioPro 190
Procesorul BioPro 190 este complet automatizat, produce 100% biodiesel combustibil. Compact, usor manevrabil si usor transportabil. Proiectat si prevazut cu toate compartimentele necesare productiei de biodoesel. Cu acest procesor nu aveti nevoie sa masurati sau sa adaugati materiile prime necesare.Pur si simplu se adauga ulei vegetal (nou sau uzat), metanol, o mica cantitate de acid sulfuric si cenusa. In 60 de ore produce 189,5 litri de biodiesel pur. Acest procesor este complet automatizat, astfel ca pe parcursul productiei nu este necesara nici o interventie de control din partea dvs, nefiind necesar nici rezervorul pentru separarea combustibilului de glicerina. Cu ajutorul pompei puteti alimenta cu biodiesel autovehicolele, direct din aceasta instalatie de procesare automatizata!
Ca observatie: puteti folosi aceasta instalatie ca pompa mobila de biodiezel. Produceti combustibilul si mergeti in intampinarea clientilor

 Combustibilul viitorului


   Energiile  regenerabile nu produc emisii poluante ºi prezintã avantaje pentru mediul mondial ºi pentru combaterea poluarii locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile îl reprezintã reducerea emisiilor de gaze cu efect de serã.   
         Dezvoltarea surselor regenerabile de energie ca o resursã energeticã semnificativã ºi nepoluantã este unul din principalele obiective ale politicilor energetice mondiale care, în contextul dezvoltãrii durabile, au ca scop creºterea siguranþei în alimentarea cu energie, protejarea mediului înconjurator ºi dezvoltarea la scarã comercialã a tehnologiilor energetice viabile.
   De la adoptarea in 1997 a Protocolului de la Kyoto asupra Convenþiei Cadru a Naþiunilor Unite despre schimbãrile climatice (1992), industria surselor regenerabile de energie a fost împinsã cãtre capitalizare pe o piaþã globalã a energiei regenerabile, þintã ce poate fi atinsã numai prin coagularea într-un plan comun a imperativelor de reducere a emisiilor de gaze cu efect de serã. Prin acest protocol, þãrile dezvoltate au stabilit drept þintã reducerea pânã în 2012 a gazelor cu efect de serã cu 5,2 % faþã de nivelul din 1990. Protocolul de la Kyoto a fost semnat în Decembrie 1997 la Conferinþa din Japonia de cãtre 84 de naþiuni, însã ratificat doar de cãtre 37, majoritatea din acestea fiind þãri în curs de dezvoltare. Acestui protocol i-au urmat multe astfel de înþelegeri ºi angajamente la nivel mondial ºi european în dorinþa unei dezvoltãri durabile a lumii, cum ar fi Agreementul de la Haga (noiembrie 2000) sau Bonn (iulie 2001).
La Summit-ul Mondial asupra Dezvoltãrii Durabile (Sustainability Summit) de la Johannesburg din Septembrie 2002, energia a fost unul dintre cele mai controversate domenii în discuþii, cu texte progresive blocate de protecþionisti naþionali, interese proprii sau vederi pe termen scurt. Astfel, problema adoptãrii unei þinte comune în ceea ce priveºte energia regenerabilã a rãmas una dintre cele mai controversate, întârziind zile întregi agreementul asupra Planului comun de implementare a surselor regenerabile de energie. Nu a fost fixatã nici o þintã, însã toate þãrile au recunoscut necesitatea creºterii de surse regenerabile în totalul energiei furnizate. În final, pe 4 Septembrie 2002 a fost semnat Planul de Implementare, inclusiv de cãtre România, care s-a pronunþat în favoarea surselor regenerabile ºi politicilor UE ºi mondiale (in special Protocolul de la Kyoto).

STADIUL SURSELOR NECONVENÞIONALE REGENERABILE PE PLAN MONDIAL

       În anul 2000, ponderea surselor regenerabile în producþia totalã de energie primarã pe plan mondial era de 13,8 %.
Din analiza ratelor de dezvoltare din ultimele trei decenii se observã cã energia produsã din surse regenerabile a înregistrat o creºtere anualã de 2 %. Este evident cã pe termen mediu sursele regenerabile de energie nu pot fi privite ca alternativã totalã la sursele convenþionale, dar este cert cã, în mãsura potenþialului local, datoritã avantajelor pe care le au (resurse locale abundente, ecologice, ieftine, independente de importuri), acestea trebuie utilizate în complementaritate cu combustibilii fosili ºi energia nuclearã.


Figura 1
Combustibilii în producþia totalã de energie primarã în anul 2000, pe plan mondial

     Studiile oamenilor de ºtiinþã au devenit în ultimii ani din ce în ce mai unanime în a aprecia cã o creºtere puternicã a emisiilor mondiale de gaze cu efect de serã va conduce la o încãlzire globalã a atmosferei terestre de 2 - 6 oC, pânã la sfârºitul acestui secol, cu efecte dezastroase asupra mediului înconjurãtor.
     Prin schimbul natural dintre atmosferã, biosferã ºi oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2 din atmosferã (sau 3 miliarde de tone echivalent carbon), ceea ce reprezintã circa jumãtate din emisiile actuale ale omenirii. Aceasta a condus la o creºtere permanentã a concentraþiei de CO2 din atmosferã de la 280 de ppm înainte de dezvoltarea industrialã la 360 ppm în prezent.
     Estimând cã la sfârºitul acestui secol populaþia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, în condiþiile unor drepturi de emisie uniforme pentru intreaga populaþie, pentru a nu depãºi concentraþia de CO2 de 450 ppm în atmosferã, ar fi necesar ca emisiile pe cap de locuitor sã se limiteze la 0,3 tone C/locuitor, ceea ce pentru þãrile dezvoltate reprezintã o reducere de 10 ori a actualelor emisii de gaze cu efect de serã.
     Prognoza consumului de energie primarã realizatã de Consiliul Mondial al Energiei pentru anul 2050, în ipoteza unei creºteri economice de 3% pe an, fãrã o modificare a tendinþelor actuale de descreºtere a intensitãþii energetice ºi de asimilare a resurselor energetice regenerabile, evidenþiazã un consum de circa 25 Gtep, din care 15 Gtep din combustibili fosili. Pentru a se pãstra o concentraþie de CO2 de 450 ppm, ceea ce reprezintã circa 6 Gt carbon, cantitatea maximã de combustibili fosili utilizabilã nu trebuie sa depãºeascã 7 Gtep, rezultând un deficit de 18 Gtep care ar trebui acoperit din surse nucleare ºi surse regenerabile. Rezultã cã pentru o dezvoltare energetica durabilã nu ar trebui sã se depãºeascã la nivelul anlui 2050 un consum de 13 - 18 Gtep, acoperit din combustibili fosili 7 Gtep, din nuclear 2 - 3 Gtep ºi restul de 4 - 9 Gtep din resurse regenerabile.
Pentru atingerea acestui obiectiv ambiþios, propus de þãrile Uniunii Europene, de a reduce de patru ori emisiile la orizontul anului 2050, se estimeazã o puternicã “decarbonizare” a sistemului energetic, prin apelare atât la energia nuclearã, dar mai ales la sursele regenerabile de energie.
Þinând seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii ºi de înlocuire a instalaþiilor existente, este necesar sã se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii curate ºi a celor care presupun consumuri energetice reduse. În acelaºi timp este necesarã o profundã evoluþie a stilului de viaþã ºi o orientare cãtre o dezvoltare durabilã.
    În condiþiile aderãrii þãrii noastre la Uniunea Europeana la începutul anului 2007, va trebui sã ne asumãm obiectivelor strategice ale acesteia în domeniul resurselor regenerabile.
     Sursele regenerabile de energie sunt energia solarã, energia eolianã, energia geotermalã, hidrotermalã, biomasa, energia hidrogenului ºi altele.
Sursele fosile posedã proprietãþi foarte folositoare care le-au fãcut foarte populare în ultimul secol. Din nefericire, sursele fosile nu sunt regenerabile. Mai mult decât atât, acestea sunt responsabile de emisiile de CO2 din atmosferã, care sunt dãunatoare unui climat ecologic. Utilizarea în continuare a surselor de energie fosile ar produce o creºtere a emisiilor de CO2 (fig. 2).





Figura 2
  Creºterea emisiilor de CO2 generate prin arderea surselor fosile de energie

O problemã majorã în utilizarea combustibililor clasici (cãrbuni, petrol, gaze naturale) este poluarea mediului.
 Aproximativ 30 milioane tone CO2, CO, SO2 si NOx împreunã cu funingine ºi cenuºa se degajã anual în utilizarea mijloacelor de transport, generarea cãldurii ºi altele.

HIDROGENUL
T. N. Veziroglu /1/, editor al revistei specializate în probleme de energetica hidrogenului “International Journal of Hydrogen Energy” sintetizeazã câteva proprietãþi care recomandã utilizarea hidrogenului ca vector energetic produs pe bazã de tehnologii neconvenþionale:
- hidrogenul concentreazã surse (energetice) de energie primarã pe care o prezintã la consumator într-o formã convenabilã
-  cost de producþie relativ ieftin ca urmare a perfecþionãrilor de ordin tehnologic
- posibilitatea de conversie în diverse forme de energie prin procedee caracterizate de eficienþã maximã
- este o sursã inepuizabilã, având în vedere cã se obþine din apã, iar prin utilizare se transformã în apã. Producþia ºi consumul hidrogenului reprezintã un ciclu închis, care menþine constantã sursa de producþie -  apa, ºi reprezintã un ciclu clasic de recirculare a materiei prime (spre exemplificare se prezintã schema de principiu de mai jos)
- este cel mai uºor ºi mai curat combustibil. Arderea hidrogenului este aproape în întregime lipsitã de emisii poluante, cu excepþia NOx-ului, care poate ºi el fi eliminat prin reglarea corespunzãtoare a condiþiilor de ardere. Are o « densitate energeticã » gravimetricã mult superioarã  oricãrui alt combustibil
- hidrogenul poate fi stocat în mai multe moduri: gaz la presiune normalã sau la înaltã presiune, ca hidrogen lichid sau sub formã de hidruri solide
- poate fi transportat pe distanþe mari în oricare din formele prezentate anterior
- deoarece se poate combina fãrã probleme cu oxigenul care, în cazul unei pile de combustie, are o eficienþã de combustie de peste 60 %, oferã perspectiva depozitãrii electricitãþii în afara vârfurilor de sarcinã, prin electroliza apei în scopul obþinerii hidrogenului.
La începutul noului secol ºi mileniu, cei interesaþi de problemele globale cu care se confruntã civilizaþia trebuie sã recunoascã importanþa poluãrii datorate surselor de energie fosile ºi necesitatea reducerii emisiilor toxice prin înlocuirea acestora cu noi surse de energie. Aproximativ 80% din energia mondialã este reprezentatã de sursele fosile. Acestea sunt responsabile de emisiile de CO2 din atmosferã, care sunt dãunatoare unui climat ecologic. Mulþi combustibili sintetici pot sã nu polueze atmosfera ambiantã, dar hidrogenul îndeplineºte cel mai bine aceste condiþii.
Sistemele bazate pe hidrogen reprezintã una din cele mai atractive direcþii ale energiei viitorului. Producerea hidrogenului din materiale ieftine, cum ar fi apa, este un proiect care va fi sustinut în viitor.
Actualmente, hidrogenul se obþine prin reformarea cu abur a gazului metan. Prin utilizarea apei ca materie primã de obþinere a hidrogenului se va realiza economisirea gazului metan, cu atât mai mult cu cât în viitor se preconizeazã utilizarea hidrogenului drept carburant nepoluant.
           Sistemele bazate pe hidrogen solar reprezintã una din cele mai atractive direcþii ale energiei viitorului. Astãzi, ecologiºtii privesc la deteriorarea ecosistemelor ºi observã necesitatea restructurãrii economiei, necesitatea unei paradigme schimbate. Spre exemplu, stabilirea climei planetare depinde acum de reducerea emisiilor de carbon, prin trecerea de la combustibilii fosili spre o economie bazatã pe energie solarã/hidrogen /2/. 
    Pe plan internaþional cercetarea producerii hidrogenului este inclusã în programul reþelei internaþionale de energie regenerabilã, care a luat naºtere la 12 septembrie 1992 în Anglia (World Renewable Energy Network), autoarea prezentei lucrãri fiind membru fondator /3/.

OBTINEREA HIDROGENULUI
Disocierea termicã directã a apei ºi disocierea apei cu ajutorul cuantelor de luminã sunt metode neconvenþionale de obþinere a hidrogenului. Utilizarea energiei luminoase pentru disocierea apei este posibilã deoarece vaporii de apã absorb lumina de cca. 1860 Å ºi fotonii de radiaþii ultraviolete de 1949 Å. În aceste condiþii se rupe legãtura H-OH cu un randament de formare a hidrogenului de cca. 0,4 %.
"Hidrogenul solar" are posibilitãþi reale de a deveni mai rentabil ca sursa energeticã decât energia furnizatã de centralele atomoelectrice.
Autoarea prezentei lucrãri, împreunã cu profesorul T.N. Veziroglu au publicat în 2002  un studiu amplu privind starea curentã a obþinerii ºi utilizãrii hidrogenului ca sursã alternativã de energie (“Current status of hydrogen energy”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6, 141-179(2002)).

Structura zeoliþilor
Un zeolit este definit ca o reþea tridimensionalã de tetraedri de SiO4 si AlO4 care se întâlnesc în fiecare vârf, punând în comun un atom de oxigen. Cel care a denumit aceste noi materiale folosind acest termen a fost suedezul Axel Cronstedt /4/. Denumirea provine din limba greacã ºi înseamnã piatra care fierbe. Cronstedt s-a dovedit a fi inspirat deoarece descrie una din proprietãþile remarcabile ale zeoliþilor, capacitatea de a absorbi masiv apa ºi de a o elimina la temperaturi de peste 1000C, fenomen care are aspectul de fierbere.


Studiu pentru selectarea zeolitului activ în reactia de fotodisociere a apei: zeolitul A
    Zeolitul A a fost primul zeolit obþinut prin sintezã, ca rezultat al cercetãrilor de pionierat ale lui Barre /5/. Zeolitul A, sintetizat prin cristalizarea hidrotermalã a gelurilor de aluminosilicat în sistemul Na2O-Al2O3-SiO2-H2O, se caracterizeazã la temperatura ridicatã printr-o structurã cuboctaedricã, raport molar SiO2/Al2O3 = 2, capacitate înaltã de adsorbþie a apei ºi proprietãþi remarcabile de schimb ionic.
O importantã clasã a catalizatorilor acizi solizi o constituie zeoliþii sintetici (sitele moleculare). Diferitele structuri cristalografice permit clasificarea sitelor moleculare în tipurile A, X si Y /6/. Unitatea cristalograficã de bazã este tetraedrul, cu un atom se siliciu în centru ºi atomi de oxigen în vârfuri; atomul de siliciu poate fi înlocuit izomorf cu un atom de aluminiu (fig. 4). Unitatea structuralã cristalinã a sitelor moleculare este celula sodaliticã formatã din 24 tetraedri (fig.5).


               
Figura 4
Site moleculare: a - tetraedrul de SiO4- ; b - tetraedrul de Al O4 Na



Figura 5
Unitatea structuralã cuboectaedricã  formatã prin unirea a 24 tetraedri

Dacã fiecare faþã pãtratã a celulei se leagã cu o altã faþã pãtratã structura rezultatã va fi cubicã (fig.6) cu axe ortogonale ºi este caracteristicã sitelor moleculare de tip A. Dacã unitãþile sodalitice se leagã între ele cu feþele hexagonale faþã în faþã, structura obþinutã este proprie sitelor moleculare de tip X si Y (fig.6).




Figura 6
Site moleculare: a -  tip A, b- tip X sau Y

Sitele moleculare de tip A prezintã trei tipuri de cavitãþi. Cavitãþile tip
α sunt cele mai mari, ocupã centrul celulelor elementare, prezintã pori cu diametrul de 4,2 A° ºi fiecare comunicã cu alte ºase cavitãþi. Cavitãþile β sunt cavitãþi sodalitice ºi au formã octaedricã. Deschiderea ferestrelor sodalitice este de 2,3 A°. Cavitãþile γ au de asemenea formã cubicã ºi unesc feþele pãtrate ale cavitãþilor sodalitice, rezultând astfel cavitãþile α (fig. 7 si  8).




Figura 7
Structura sitei moleculare tip A
a – unitãþi cuboctaedrice; b – cavitãþi mari (
α) c – deschideri inelare (pori sau “ferestre” mari) (β); d - cavitãþi mici (γ) cu deschideri inelare mici; e – punþi de oxigen


Figura 8
Structura sitei moleculare tip X si Y
a – unitãþi cuboctaedrice; b – cavitãþi mari (
α); c – deschideri inelare (pori sau “ferestre” mari) (β) ; d - cavitãþi mici (γ) cu deschideri inelare mici; e – punþi de oxigen


REALIZAREA INSTALAÞIEI DE LABORATOR PENTRU OBÞINEREA HIDROGENULUI PRIN
FOTODISOCIEREA APEI

   S-a   construit o instalaþie experimentalã alcatuitã din urmãtoarele componente :
-   reactor din cuarþ special construit, cu ferestre ºlefuite optic, prevãzut cu robinet acces gaz purtãtor (argon sau azot), robinet pentru colectarea gazelor rezultate din reacþie (hidrogenul) ºi  robinet de siguranþã
-    suport metalic special pentru reactorul din cuarþ care sã asigure atât stabilitatea reactorului pe timpul desfãºurãrii reacþiei cât ºi detaºarea de instalaþie, necesarã echipãrii reactorului cu diverse probe preparate, pe care se studiazã reacþia de fotodisociere a apei
-   sistem de agitare continuã a probei cu apã, în reactorul din cuarþ; plitã magneticã ºi agitatoare magnetice
-    sistem de iradiere in UV: s-a montat o lampã UV cu vapori de mercur, prevãzutã cu droser ºi cu diferite filtre UV în domeniul 300 - 450 nm
-    ecran de protecþie UV
-   sistem de colectare a gazelor rezultante din reacþie (hidrogen, oxigen), alcãtuit din mai multe gazometre ºi vase de nivel. Controlul  producerii hidrogenului s-a urmãrit prin metode cromatografice, analizând periodic hidrogenul colectat în timpul reacþiei .
Producerea fotochimicã a hidrogenului din apã are loc în concordanþã cu urmãtoarea schemã cineticã:







unde D este un electron donor de sacrificiu, S este sensibilizatorul, A este un electron acceptor ºi C un catalizator redox.  
FOTOSISTEME PENTRU GNERAREA HIDROGENULUI DIN APA

Dioxidul  de titan
TiO2 este un conductor de tip n (
Δn ≤3.2 eV), care absoarbe fotonii în domeniul ultraviolet apropiat, ceea ce limiteazã aplicarea lui în sisteme care utilizeazã energia solarã; cu toate acestea, sisteme fotocatalitice pe bazã de TiO2 cu surse UV artificiale au fost aplicate pentru decontaminarea surselor de apã /7,8/. Prin iluminarea TiO2 cu radiaþii având lungimea de undã mai micã de 400 nm se pot genera perechi de electroni (e-)/goluri pozitive (h+) în banda de conducþie, care migreazã spre suprafaþã, participând la reacþiile redox care au loc într-un proces fotocatalitic.
TiO2 + hν (≤3.2 eV) → e - + H +
e - + H + → recombinare
Pentru a obþine un fotocatalizator eficient trebuie evitat consumul perechilor de sarcini fotoexcitante în procese de recombinare, prin mãrirea vitezei de transfer a acestora cãtre speciile din soluþie. Se pot utiliza în acest scop catalizatori de transfer de sarcinã pe suprafaþa TiO2; împrãºtierea rapidã a sarcinilor h + poate fi promovata de adsorbþia unor intermediari oxido-reducãtori în soluþie, prin încorporarea unor centri de adsorbþie mai eficienþi decât TiO2, pe suprafaþa catalizatorului. Aceºti centri trebuie sã se situeze în apropierea centrilor de TiO2, astfel încât oxidanþii generatori de sarcini h+ ( de exemplu, radicalii hidroxil) sã poatã ajunge la centrii TiO2 înainte ca aceºti intermediari sã se consume într-o reacþie (recombinarea cu electroni).

Compoziþii mixte: dioxid de titan/suport zeolitic

Lucrãrile publicate pânã acum indicã folosirea unor concentraþii mari de TiO2 în compoziþia catalizatorilor de tipul TiO2/suport zeolitic /9/. Unul dintre cele mai importante aspecte privind prepararea fotocatalizatorilor pe bazã de zeoliþi este metoda de preparare a compoziþiilor mixte TiO2 – suport zeolitic, care trebuie sã asigure atât pãstrarea fotosensibilitãþii TiO2 cât ºi a proprietãþilor de adsorbþie ale zeolitului /10/.
S-au efectuat experimente pe urmãtorii compuºi:
TiO2 + zeolit de tip A modificat cu 15% TiO2
TiO2 + zeolit de tip A modificat cu 15% TiO2 + aditivi anorganici
TiO2 + aditivi anorganici de tip Na2CO3 si NaHCO3.
La compuºii de TiO2 + zeolit de tip A modificat cu 15% TiO2 + aditivi anorganici cantitatea totalã de hidrogen obþinutã a fost cuprinsã între 4,95 si 6,75 ml. La compuºii de TiO2 + aditivi anorganici de tip Na2CO3 si NaHCO3 s-a obþinut cea mai mare cantitate de hidrogen : 21,70 – 25,90 ml H2.

CONCLUZII
1) S-au selectat din literaturã cele mai eficiente fotosisteme de obþinere a hidrogenului. S-a efectuat un studiu pentru selectarea zeolitului activ în reacþia de fotodisociere a apei: zeolit tip A. Anatasul este cea mai activã fazã de TiO2
2) S-au efectuat experimentãri pe amestecuri preparate de zeolit de tip A modificat cu TiO2 ºi probe de TiO2 aditivat cu sãruri de sodiu
3) S-au efectuat cercetãri de fotodisociere a apei pe o instalaþie de laborator alcãtuitã din urmatoarele componente: reactor din cuarþ de construcþie specialã; lampã UV cu vapori de mercur; instalaþie de vid; butelie de gaz (argon/azot); gazometre pentru colectarea hidrogenului
4) S-a testat comportarea sub iradiere a compuºilor preparaþi (probe de dioxid de titan ºi zeoliþi modificaþi cu TiO2) ºi utilizaþi în generarea hidrogenului. Activitatea fotocataliticã a dioxidului de titan suportat pe zeoliþi (ZSM-5 ºi zeolit A) este mai mare comparativ cu TiO2 pur. La compuºii de TiO2 + zeolit de tip A modificat cu 15% TiO2 + aditivi anorganici, cantitatea totalã de hidrogen obþinutã a fost  cuprinsã între 4,95 ºi 6,75 ml. La compuºii de TiO2 + aditivi anorganici de tip Na2CO3 ºi NaHCO3 s-a obþinut cea mai mare cantitate de hidrogen: 21,70 – 25,90 ml H2.
 
Se incearca noi metode de producere a hidrogenului


   Una dintre piedicile pe care le intalneste o economie bazata pe hidrogen o reprezinta costul de generare a gazului. Metoda clasica pentru obtinere de hidrogen la scara mare este reformarea catalitica, dar aceasta ofera numai o solutie pe termen scurt, deoarece in acest mod nu scapam de problemele de mediu - se elibereaza dioxid de carbon - iar dependenta de combustibili fosili ramane.

O alta varianta este electroliza apei, metoda nepoluanta, dar care necesita costuri semnificative. In contracararea problemei financiare, niste cercetatori de la compania General Electric au gasit un aparat care poate reduce mult costul electrolizei. De la 8 $ per kilogram - cantitate comparabila cu cativa litri de combustibil fosil - cat e azi, ei au reusit sa coboare pretul pana la 3 $, competitiv cu obtinerea de energie din produsele petroliere, arata revista online Tehnology Review.

Materiale mai ieftine

Electroliza necesita o tehnologie mai putin sofisticata. O solutie de hidroxid de potasiu in apa e pusa intr-un vas impreuna cu electrozii, iar restul tine doar de electricitate. Moleculele de apa se impart in elementele constituente - hidrogenul si hidrogenul - in stare gazoasa.

Problemele principale sunt costul mare al materialelor ce compun electrozii si randamentul mic al procesului si eficienta scindarii electrolitice, care nu poate fi marita, deci trebuie sa gasim materiale mai ieftine, considera Richard Bourgeois, cercetator la GE Global Research. “Nu putem sa facem [procesul] mai eficient […]. Asa ca am atacat [problema] costurilor principale”, a continuat el.


Electrozii tipici sunt din metale scumpe, iar ansamblarea se face manual, ceea ce consuma foarte mult timp. De asemenea, incaperile in care sunt “gazduiti” electrozii trebuie construite din aceleasi metale, a spus Bourgeois.

Dar echipa de la GE a gasit un material plastic ideal pentru a captusi la exterior electrozii. Denumit Noryl, acesta este un eter polietilenic rezistent la actiunea coroziva a solutiilor concentrate de alcalii si este usor manevrabil si instalabil.

Metalul electrodului ramane acelasi, dar reactivitatea lui e mult crescuta prin marirea suprafetei de electroliza. In acest scop, cercetatorii au aplicat un catalizator pe baza de nichel. Acesta are o suprafata mare si poate fi adaugat electrodului printr-un proces industrial de acoperire prin pulverizare.

Spre o economie a hidrogenului

Tehnologia e doar in stadiul de prototip in momentul de fata, dar cercetatorii de la GE construiesc acum un modul mai mare, cu o capacitate de productie de pana la un kilogram de hidrogen pe ora.
Prin marirea in continuare a capacitatii aparatului, tehnologia va putea fi folosita in statii de alimentare cu hidrogen.

Din pacate, aparatul nu va aparea pe piata decat peste cativa ani. “Poti vorbi de spre tranzitia inspre o economie bazata pe hidrogen, dar nu se va reusi decat daca economia e favorabila”, a opinat Bourgeois. “[Proiectul nostru] reduce costul intregului sistem electrolitic, asa ca atunci cand il cumperi si il amortizezi in cativa ani, devine competitiv cu combustibilii fosili.”
Cititi aici despre masini care folosesc aerul drept combustibil.
http://www.theaircar.com/
http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/africa/988265.stm

     Vreau sa puneti si voi ceva materiale daca aveti si dc nu si alte surse non conventionale...sau sa veniri si cu idei!

Biogazul

Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formeazã prin descompunerea substanþelor organice în mediu umed ºi lipsã de oxigen. Componentul de bazã a biogazului este metanul. Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de cãtre Volta la sfârºitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima datã metanul din gazele de mlaºtinã.

Procesul de formarea biogazului, fermentarea anaerobã, are loc la temperaturi între 20-45°C în prezenþa a douã specii de bacterii:
- Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului, ºi
- Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului.

Ulterior aceste douã specii au fost reunite sub denumirea comunã de methano-bacterium.
Ca materie primã la formarea biogazului serveºte biomasa, ce reprezintã materiale vegetale reziduale. Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului. Conþinutul celulozei în materia organicãeste de circa 50%. Dintre alte componente putem menþiona plantele acvatice, algele, resturile animaliere etc.

În prezent existã circa ºapte procedee de recuperare a energiei din reziduurile organice agricole: fermentarea anaerobã la temperatura mediului ambiant, fermentarea anaerobã la temperaturi ridicate, descompunere anaerobã termofilã, distilarea distinctivã, compostarea, incinerarea ºi transferul de cãldurã.

Cel mai ridicat potenþial îl are procesul de fermentare anaerobã la temperaturi în jur de 40°C. Prin fermentarea anaerobã microorganismele descompun materia organicã, eliberând o serie de metaboliþi, în principal bioxid de carbon ºi metan. În dependenþã de materia primã, cantitatea de metan în biogaz este de 35-80%. Cantitatea maximã de metan se obþine la fermentarea resturilor animaliere, în special de la complexele avicole.

Bigazul necesitã a fi prelucrat pânã la utilizare. De obicei este trecut prin separatoare speciale, unde metanul este separat de restul gazelor. Utilizarea biogazului brut (preseparat) poate duce la intoxicare, deoarece în restul gazelor se poate conþine gaze toxice.

Dintre componentele chimice ale materiei organice gradele cele mai ridicate de conversiune în biogaz au celulozele, hemicelulozele ºi grãsimile.

Fermentarea anaerobã nu poate avea loc în prezenþa luminii ºi oxigenului, în lipsa unui mediu cu umiditate mare. La descompunerea materiei organice mai participã microorganismele fermentative nespecializate: bacterii celulozice, lactice, acetice, sulfat-reductoare ºi denitrificatoare, precum ºi numeroase specii de ciuperci ºi unele drojdii. Microorganismele menþionate îºi petrec activitatea în prima fazã a fermentãrii.

În faza urmãtoare, numitã metanogenezã, acþioneazã bacteriile metanogene anaerobe specializate în producerea de metan. Majoritatea metanobacteriilor folosesc ca substrat numai hidrogenul ºi bioxidul de carbon. Metanul se formeazã prin reducerea bioxidului de carbon ºi oxidarea hidrogenului gazos de cãtre metano-bacteriile, care folosesc hidrogen. Reacþia sumarã a procesului este:

                   CO2 + 4H2O --> CH4 + 2H2O + Q(energie)

Energia eliminatã în urma procesului este micã ºi, de obicei, se utilizeazã la întreþinerea procesului de bazã, care are o productivitate mai mare la temperaturi de circa 40°C, ceea ce permite pe timp de iarnã realizarea procesului de fermentare fãrã energie termicã din exterior (nu necesitã instalaþii suplimentare).

Pe lângã metan se mai eliminã hidrogen, hidrogen sulfurat, vapori de apã, amoniac, azot, indol ºi scatol.

Metanul este componentul care conferã biogazului valoare energeticã. În stare purã este un gaz combustibil, lipsit de culoare, miros sau gust; mai uºor decât aerul (M=16); arde cu flacãrã albãstruie; are o putere caloricã de 97 MJ pe mililitru (puþin mai mult ca motorina). Biogazul, comparativ cu metanul pur, are o putere de 25 MJ/ml, din cauza prezenþei în el a bioxidului de carbon ºi altor gaze. Metanul nu se liche-fiazã la temperatura mediului ambiant (de la -20°C pânã la +40°C). Se pãstreazã la presiuni joase în containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate în volume mici. De exemplu, o butelie de 0,1 ml la presiunea de 200 barili conþine 28 ml de metan, cu care un tractor poate funcþiona 8 ore.

Întrebuinþarea metanului.
a) Metanul se întrebuinþeazã ca agent energetic. Este un combustibil superior cãrbunelui ºi chiar unor produse petroliere prin puterea caloricã mai mare, cheltuieli de exploatare ºi transport mai redus.

b) metanul poate fi utilizat la obþinerea hidrogenului prin descompunere

                                        CH4 --> C + 2H2
sau prin oxidare, când se obþine carbon, vapori de apã sau oxizi de carbon ºi hidrogen
                                 2CH4 + O2 --> 2CO + 4H2

c) este importantã reacþia de clorurare a metanului, în urma cãrora se obþine clormetan, diclormetan, tricolormetan, tetraclormetan

                                CH4 + Cl2 --> CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obþin unii dizolvanþi ºi agenþi frigorifici.

Prin nitrarea metanului se obþine nitrometanul, folosit ca dizolvant ºi în unele sinteze organice prin amonooxidare.

 
ENERGIA GEOTERMICA

Temperatura planetei creºte considerabil odatã cu aproprierea de centrul sãu. În anumite zone de pe planetã, la adâncime, se gãseºte apã la temperaturi foarte ridicate. Geotermia de temperaturã ridicatã (150 pânã la 300°C) presupune pomparea acestei ape la suprafaþã, unde, prin intermediul unor schimbãtoare de cãldurã, se formeazã vapori, care sunt utilizaþi ulterior în turbine, ca ºi în cazul centralelor termice clasice ºi astfel se produce electricitate.

Resursele geotermice cu o temperaturã scãzutã (mai micã de 100°C) sunt extrase cu ajutorul unor pompe termice, în scopul eliberãrii unei cantitãþi de cãldurã pentru diferite necesitãþi.

Potenþialul geotermic natural este, în continuare, considerat limitat, deoarece existã numeroase locaþii unde se întâlneºte o temperaturã foarte ridicatã (mai mare de 200°C), dar nu existã apã. Aceastã resursã termicã poate fi exploatatã prin intermediul tehnologiei "rocilor calde ºi uscate", în curs de dezvoltare. Principiul constã în pomparea de apã prin intermediul primului puþ cãtre zonele de mare adâncime (mai mari de 3000 m) corespunzãtoare fisurilor din rocã. Aceastã apã reîncãlzitã urcã prin intermediul unui al doilea puþ ºi permite producerea de electricitate ca ºi în cazul centralelor termice clasice. Totuºi, potenþialul acestui tip de energie nu este precizat. 
Zinc si hidrogen  - 9-.-0.2005
Pretul petrolului, care a ajuns la niveluri astronomice, face ca energiile alternative sa isi faca loc mai usor in piata. Foarte probabil, intr-un viitor nu foarte indepartat hidrogenul va stapani energia pe Terra. Problema principala, care impiedica, deocamdata, utilizarea hidrogenului, este legata de producerea lui. Nu avem o tehnologie suficient de ieftina pentru a fabrica hidrogen in cantitatile necesare. ªi totusi suntem inconjurati de hidrogen.
Orice molecula de apa are doi atomi de hidrogen. Cum am putea sa ii extragem de acolo? Exista mai multe solutii. Probabil ca cea mai cunoscuta este electroliza, prin care putem „rupe” molecula de apa in hidrogen si oxigen. Numai ca, pentru electroliza, trebuie sa consumam energie electrica. Daca vom face un bilant al costurilor vom vedea cu usurinta ca hidrogenul astfel produs costa prea mult. Mai putem apela si la mecanisme similare fotosintezei, dar, desi natura foloseste fotosinteza de miliarde de ani, cercetarile aplicarii ei pentru producerea de hidrogen, in ciuda faptului ca au dat rezultate promitatoare, se afla inca la inceput. Mai avem o cale pentru a produce hidrogen din apa: disocierea. Prin acest mecanism, incalzind apa dincolo de o anumita temperatura, agitatia termica a moleculei de apa duce la „ruperea” ei in hidrogen si oxigen. Vorbeam de o „anumita temperatura”, valoarea acesteia, in conditii normale, ar trebui sa fie mai mare de 2500 grade Celsius! O temperatura ridicata, greu de atins pentru producerea hidrogenului pe scara larga. Care dintre posibilele solutii de producere a hidrogenului vi se pare mai promitatoare? Greu de decis. Probabil ca ati alege cu greu tehnica disocierii. ªi totusi ea pare a fi, acum, cea mai promitatoare dintre toate. Cercetari recente, realizate in comun de catre cercetatori din Israel,  Elvetia, Suedia si Franta au demonstrat ca, in prezenta zincului, temperatura de disociere a apei poate cobori pana la valori de ordinul a 350 grade C, ceea ce ar deschide calea producerii ieftine, pe scara industriala, a hidrogenului. Bine, bine,  veti spune dumneavoastra, dar de unde zinc? Adevarat, desi zincul se gaseste in cantitati mari pe planeta noastra el este prezent sub forma de oxizi. Pentru a obtine zinc pur trebuie… sa consumam energie. Oxidul de zinc trebuie sa fie incalzit pana la temperaturi de ordinul a 1750 grade Celsius. O valoare mare, ceea ce inseamna un consum ridicat de energie. Dar si aici exista o solutie. Adaugarea de cantitati mici de carbon in oxidul de zinc coboara temperatura necesara pentru producerea zincului pur la circa 1200 grade Celsius, o temperatura mai usor de obtinut. Acum vine etapa urmatoare. Cum incalzim oxidul de zinc la 1200 grade Celsius? Era nevoie de o solutie ecologica. Echipa internationala de cercetare s-a folosit de Soare. Experimentele s-au efectuat pe trei centrale solare, una din Villigen, Elevetia, cu o putere de 45 kW, a doua de 75  kW (un „simulator solar”) in Zurich si o a treia, cea mai mare centrala solara experimentala din lume, cu o putere de 1 MW, a Institutului Witzman din Israel. Rezultatele finale sunt promitatoare. La Institutul Weitzman s-a reusit producerea a 50 kg de zinc pe ora. Pentru aplicatiile viitoare se intentioneaza ca pulberea de zinc obtinuta cu ajutorul Soarelui sa fie transportata catre centrele de productie, pentru a fi fabricat hidrogenul. Ca deseu va rezulta oxid de zinc, care va fi transportat din nou catre centrala solara, pentru a fi transformat in pulbere de zinc pur. Cat timp va mai trece pana cand noua metoda se va generaliza? Iata o intrebare cu un raspuns greu de dat. Cercetatorii estimeaza ca vor trece aproximativ 10 ani pana cand la statiile de alimentare se vor gasi cantitati suficiente de hidrogen, pentru masinile viitorului propulsate de motoare electrice, alimentate de pile de combustie.


Elementul galvanic cu bacterii

O mare varietate de bacterii pot fi "convinse" sa produca electricitate, un pas ce se poate dovedi vital pentru dezvoltarea unui biocombustibil mult mai eficient decat incercarile de pana in prezent.
O mare varietate de bacterii pot fi "convinse" sa produca electricitate, un pas ce se poate dovedi vital pentru dezvoltarea unui biocombustibil mult mai eficient decat incercarile de pana in prezent. Bacteriile care folosesc zaharuri si ape menajere pe post de hrana se afla in curs de cercetare ca sursa nepoluanta de electricitate. Ele dezvolta un soi de apendici asemanatori ca proprietati firelor electrice. Bacteriile se hranesc "smulgand" electroni din atomii zaharurilor si lasandu-i in oxigen sau in atomii metalici. Transferul de electroni creeaza un curent, iar cand bacteria este conectata la un electrod intr-un astfel de combustibil bacterian, genereaza electricitate.
 Cercetatorii au reusit sa determine o specie de bacterii numite    Geobacter sulfurreducens, care elibereaza electronii in metal, sa creasca fire nanometrice prin care intra in contact cu atomii aflati la distanta. Daca atomii de metal lipsesc din apropierea bacteriei, se creeaza un fel de gatlej . Bacteria produce atunci mai multe fire nanometrice pentru a ajunge la sursa de combustibil, intregul proces dand nastere la energie electrica.
Alte tipuri de bacterii au fost si ele crescute in cuve unde era atent controlata cantitatea de oxigen, ceea ce forta bacteriile sa-si extinda firele nanometrice conductoare de electricitate. Nanofirele au dimensiuni intre 50 si 150 de nanometri - extensii de sute de ori mai mari decat dimensiunile bacteriei.

Insa nu numai bacteriile se pot transforma in producatori de electricitate eficienti, ci si enzimele, spun oamenii de stiinta. Enzimele care produc reactii chimice si sunt alimentate cu hidrogen in loc de catalizatori metalici scumpi au fost studiate de cercetatorii britanici. Enzimele au nevoie doar de hidrogen si oxigen pentru a produce electricitate, singurul "deseu" lasat in urma fiind apa. Bateriile conventionale lucreaza in doua etape: hidrogenul este intai descompus in protoni si neutroni inainte de a fi combinat cu oxigenul ca sa produca apa.
Reactiile au loc in doi electrozi separati, fortand electronii sa circule de-a lungul unui circuit intre cei doi electrozi, ceea ce genereaza un curent electric. Insa aceste reactii se bazeaza pe electrozii care contin catalizatori metalici scumpi, de pilda din platina. Oamenii de stiinta au luat doua enzime - una provenind din bacterii si a doua din ciuperci. Fiecare electrod a fost invelit intr-una din cele doua enzime. Enzimele provenite din bacterii descompun hidrogenul, proces ce face parte din metabolismul lor, in timp ce enzimele din ciuperci combina in mod natural oxigenul cu hidrogenul (pentru a roade copacii, de obicei). Cercetatorii sunt optimisti ca intr-un viitor nu foarte indepartat vor putea crea chiar baterii reincarcabile perfect biodegradabile pe baza de enzime care sa produca suficienta energie pentru a alimenta dispozitive portabile gen walkman. In stadiul prezent, oamenii de stiinta au convins enzimele continute intr-un dispozitiv inchis sa produca aproximativ 700 de milivolti, suficient cat pentru un ceas de mana digital.  (E.F.)
Energia valurilor

     O altã sursã de energie a apei mãrilor sunt valurile. Valurile imense ale oceanelor poartã cantitãþi masive de energie, dar aceastã energie este greu de exploatat eficient ºi ieftin. Se testeazã diferite scheme experimentale. Într-o schemã, niºte plute numite „rãþuºte“ urcã ºi coboarã o datã cu trecerea valurilor. Aceastã miºcare acþioneazã o pompã, care împinge apa dintr-o turbinã ce acþioneazã un generator.
     O nouã schemã experimentalã de energie a valurilor pentru Insula Islay, în dreptul coastei de vest a Scoþiei, a fost conceputã pentru a genera 180 kW de electricitate. Ea funcþioneazã pe principiul coloanei de apã oscilantã. O camerã scufundatã, deschisã în partea inferioarã, conþine o coloanã de apã cu aer deasupra. O datã cu trecerea valurilor, coloana de apã se ridicã ºi coboarã, împingând ºi scoþând aerul dintr-o turbinã conectatã la un generator de electricitate.

Niciun comentariu :

Trimiteți un comentariu

Daily Calendar