Endüstriyel Kimya Teknolojisinde Ikik Rol Destekleri
Catalyst, modern endüstrinin boş çalışmalarındandır, bu aktif türlerin demirlendiği destek materyali, aktif bileşeni dağıtan yüksek sigortalı platformunu destekler, mekanik gücü artırır ve genellikle metal destekli etkileşimlerin yardımıyla katkıda bulunur. Geleneksel olarak sentetik, bakırlı, çinko ve betonarme alanının güvenilir bir şekilde pekiştirilmesi için yüksek sigortalı bir platform sağlar.
Ancak, bu sentetik desteğin çevresel ayak izi önemli. Örneğin, yüksek sıcaklık seviyesi veya bauxitenin geniş miktarlarını tüketerek, büyük miktarda enerji tasarrufu elde etmek ve kalibreli kırmızı mud atıkların karbon ayak izini aynı şekilde üretmek, aynı zamanda sentetik malzemelerin kolayca çoğaltılabilmesi ve genel ekonomi ilkeleri benimsemesi için baskıyı azaltmak için küresel endüstriler olarak, araştırmacılar doğal, bol miktarda ve sıklıkla yenilenebilir malzemeler alternatif desteklemiyor. Bu değişim sadece üretimde karbon ayak uydurmak için kapıyı açıyor.
Çevre Imperatives, Yeşil Destekler Aramasını Arabayla sürüyor
Kimyasal endüstri, küresel sera gazı emisyonlarının yaklaşık% 5'inden sorumludur, çünkü birçok sürdürülebilirlik hedefine ulaşan önemli bir kısımla ve Avrupa Birliği'nin REACH yönergesi ve sürdürülebilir ürünler için artan talep, şirketlerin tedarik zincirlerini yeniden geliştirmelerini sağlamak için teşvik eder: Aynı anda daha düşük enerji, toksisite ve biyodegrad edilebilirlik için potansiyel.
Dahası, birçok doğal malzeme tarım veya madencilik operasyonlarının ürünleri tarafından yapılır. Örneğin, biyokar, ek kalıntılarından üretilebilir, bazı kil minerallerin maden işlemedeki ürünler olarak tüketilir.Bu yemlemelerin yüksek performanslı katalizörler sadece toprak depolarından gelen atıkları destekler, ancak aynı zamanda kırsal topluluklarda ekonomik değer yaratır.
Doğal Malzemeler Sürdürülebilir Catalyst Destekleri Olarak
Farklı bir doğal malzeme yelpazesi katalizör destek uygulamaları için araştırılmıştır, her biri yüzey kimyası, porselen mimari, termal istikrar ve maliyet açısından farklı avantajlar sunuyor. Aşağıda en umut verici kategorileri inceleyeceğiz.
Clay Mineraller: Versatile ve Abundant
Claynotite[DÜDÜ:0)) [DÜDÜT:2) ve SİFFT:2) gibi Clayfaksiyonlar, özellikle de yüksek yüzey alanları ile donatılmış silikler (200 m2/g) ve mükemmel iyonize edici bir yapı ile karşılaştırılabilir olan hidro-parçacıklı bir şekilde, ancak katlanabilirler için sürekli olarak kullanılan bir miktarlar için incelenebilir veya incelenebilir.
Bir sınırlama, depozitoya bağlı olarak, kil kompozisyonda var edilebilirliktir. Ancak standart benlik teknikleri - sieving, sentrifugation ve asit leaching – tutarlı kalitede üretebilmeleri gibi - son çalışma da çamurların hidrobikliği tertemiz olarak işlevselleştirilebileceğini göstermiştir.
Biochar: Biomass'tan Karbon
[FONT:0]Biochar[[Dönetici], biyokütlelerin piroliz (örneğin, ahşap cips, tarımsal kalıntıları, algler) ve yüksek yüzey alanı (örneğin, yüksek oksijenli oksijen miktarı) ve fonksiyonel gruplar tarafından üretilen karbon zengin bir sağlam bir destek, geniş bir katalizör için cazip bir destek vermektedir.(örneğin, biyokütle dönüşümler, atık su arıtma yapısı, ve Fischer-Tropsch. Örneğin, biyoküretimli katalizörler için% 80).
Çevre faydaları iki yönlüdür: Biyokütle sırasında aksi takdirde serbest bırakılacak olan biyokütleler ve ortaya çıkan katalizör desteği yenilenebilir yemstocks'tan elde edilir. Dahası, biochar desteğinin enerji kurtarması için güvenli bir şekilde kullanılabilir hale getirilmesi veya bir toprak değişikliği olarak kullanılması, döngüyü bir ekonomi modeliyle kapatabilir.
Limestone ve Karbonat Mineralleri
Doğal olarak meydana gelen karbonat[0] (limestone, chalk, mermer) ve ) CO2 yakalama ve dönüşüm için yüksek performanslı katalizörler oluşturmak, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan temel metal oksitlerin dağılımını artırın.
Bununla birlikte, karbonatlar oksitlerden daha az stabildir, 600°C'nin üzerinde dekompozisyondur. Bu, düşük seviyeli sıcaklık proseslerine kullanımlarını sınırlar. zirconia veya bir ışık kaplamaları ile yüzey modifikasyonu, çekirdeğin düşük maliyetli ve çevresel benignliğini korurken termal direnci artırabilir.
Doğal Zeolitler: Kristalal Aluminosilicates
Zeolitler, iyi tanımlanmış porselen kanallar ve yüksek iyon değişim kapasiteleri ile mikro göz ardı edilirler.(e.g., ZSM-5, Y-zeolitclinoptilolit[Döneticiler) ve minimum işlem için idealdir.Onlar doğal hidroksitttler için mükemmel bir şekilde reaksiyon sağlar.
Doğal zeolitler ile asıl zorluk, silikon-to-aluminum oranında ve boşlukların varlığında, manyetik ayrılık ve asit yıkamaları dahil olmak üzere, onları% 95'in üzerinde rekabetçi hale getirebilir.
Doğal Catalyst Desteklerinin Avantajları
Doğal malzemelerin kullanımı çevresel sürdürülebilirliğin ötesine uzatan birçok faydayı oluşturur.
Sürdürülebilirlik ve Azaltım Çevre Etkilerini Azaltır
Doğal destek bol miktarda, genellikle yenilenebilir kaynaklardan elde edilir. Ekstraksiyon ve işleme genellikle ışık veya silik sentezinden daha az enerji gerektirir. Biyokömürücü için, üretim süreci, biyokütleler kaynaklanırsa ve biyokar uzun ömürlü uygulamalarda kullanılır. ek olarak, doğal destek genellikle toksik değildir ve güvenle kullanımdan sonra tasarruf edilir veya yeniden kullanılabilir.
Maliyet-Effectiveness
Kaba, kireçtaşı gibi ham doğal malzemeler ve biyokütme, taşlama ve sieving birçok uygulama için gerekli olan ilk işlem adımlarıdır, pahalı kimyasal sentez adımları ortadan kaldırır. Bu maliyet avantajı özellikle de sıvı çatlaklar gibi kombi süreçlerde kritiktir, ki bu da hacimlerin büyük ve sık değiştirilmesi gerekir.
Benzersiz Catalytic Properties
Doğal destek genellikle ergist olarak katalitik aktiviteyi geliştirebilecek intrinsic yüzey işlevlerine sahiptir. Örneğin, çamurdaki ironiler karmaşık ayrışma yöntemlerine ihtiyaç duymadan aktif metal öncülerinin kesin olarak yüklenmesine olanak sağlar.Bu özellikler daha yüksek seçim reaksiyonlarına yol açabilir, daha uzun katalizörlere ihtiyaç duyar ve teşvik edicilere ihtiyaç duyar.
Biodegradability and End-of-Life Options
Örneğin, sentetik oksit, binlerce yıldır çevrede devam edeni destekliyor, birçok doğal destek biyodegrad edilebilir veya doğal çevrimlere yeniden dönüştürülemez. Biochar, örneğin, kedialitik kullanımdan sonra karbonatması ve su tutması sonrasında toprağa geri dönebilir. Clay mineralleri doğal olarak meydana gelir ve yeşil kimya ve cradle tasarımı ilkeleriyle uyumlu değildir.
Meydanlar ve Devamlı Araştırma
Onların sözüne rağmen, doğal katalizör yaygın endüstriyel kabulden önce ele alınması gereken birkaç engelle karşı karşıyadır.
Kompozisyon
Doğal malzemeler doğal olarak heterojendir. Aynı çamurun farklı yatakları, ortalama topluca yapılan stratejileri ve reflek yapıları ile harmanlayabilir. Bu değişkenlik, doğal minerallerin tutarlı yüzey alanı ve saflaştırılması için tedavi edilebilir.
Termal ve Hidrotermal Stability
Birçok doğal destek - özellikle karbonatlar ve biyokar - sentetik oksitlerin termal stabilitesini bekleyin. Yüksek sıcaklık reaksiyon koşulları (örneğin, 800 °C'de buhar reformları), bu desteğin yüksek sıcaklık uygulamaları için bu sorunu bekleyebileceği, veya gazlaştırma.
İşleme ve Aktivasyon Gereksinimleri
Doğal destek ucuz olsa da, bu ekstra adımların maliyeti ve enerji tüketiminin artırılması için genellikle dikkatli bir pre-tedavi gerektirir.Bu ekstra adımlar, ilk tasarrufların gerçekleşmesini sağlamak için tedavi gerekir. Yaşam döngüsü işlemden sonra genel çevresel faydanın olumlu kalmasını sağlamak için gereklidir.
Scalability and Market Kabul
Doğal katalizör desteği üzerine yapılan araştırma laboratuvar ölçeğinde yürütülmektedir. Pilot veya endüstriyel seviyelere kadar, Avrupa Komisyonu Ufuk 2020 projesi NAT ile bağlantılı olarak, teknoloji hazırlığı seviyelerini hızlandırmaya çalışmak ve yenidenroducible üretime geçiş yapmak için çalışmaktadır. Endüstri kabulü, aynı zamanda gerçek süreçte uzun vadeli performansa da bağlı olacaktır.
Future Yol ve Ticari Potansiyel
Eko dostu katalizör desteği alanı, pratik uygulama için kanıt-koncept'ten hızla ilerliyor. Birkaç trend gelecekte şekillenme olasılığı yüksektir.
Hybrid and Composite Supports
Doğal malzemeleri küçük miktarda sentetik bileşenle birleştirmek, istenen stabilite veya yüzey kimyasını alırken doğal temelin sürdürülebilirliğini korumak için en iyi şekilde donatabilir. Örnekler, daha gelişmiş mekanik güçle elde edilen çamur-biyokar kompozitleri veya limestone, termal direnci artırmak için ince bir tabaka ile kaplıdır.
Tailored Surface Fonksiyonelity
Yüzey modifikasyon teknikleri - organosilanes gibi, heteroatomlar dahil etmek veya metal oksit nanokatronikleri - araştırmacılar asit bazlı özelliklerini, hidrofobikliği ve metal-tayık etkileşimleri tam olarak ayarlamak için, bu "modular" yaklaşımı, elektrokatalizelerin biyokatalize edilmesine yardımcı olur.
Geometrik Ekonomi ile Bütünleşme
Future katalizörler giderek atık akışlarından kaynaklanacaktır: kuyrukları, ash, slag ve tarımsal kalıntıların desteği olarak kullanılır. Zaten, çalışmalar, atık valorizasyonu ve kediiz arasındaki kırmızı mud (bauxite kalıntıları) hem endüstri hem de çevre için bir kazan-kazanma desteği olarak kullanılabilir.
C ⁇ Design and Machine Learning
Karmaşık doğal malzemelerin performansını tahmin etmek zor olmuştur, ancak büyük veri setlerinde eğitilmiş makine öğrenme modelleri analiz etmeye başlıyor.Prorelating mineral kompozisyon, preted conditions ve katalytic activity, bu modeller verilen bir reaksiyon için en umut verici doğal destekleri tanımlanabilir, keşif süreci hızlandırır ve deneysel yükü azaltır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Eko-dost katalizörünün gelişimi, doğal malzemeler kullanarak yalnızca akademik bir merak değildir - var olma ve sürdürülebilirliği kucaklamak için gerekli bir evrimdir. Clay mineraller, biyochar, limestone ve doğal zeolitler her biri gelecekteki yeşil kimyasal süreçlerde önemli bir rol oynamaya hazırdır, ancak Dünya’nın doğal olarak verimli bir şekilde üretim ve hibrit tasarımıyla başa çıkamaz.
[FONT=0) Daha fazla okuma için bakınız: [FONTD:0)Zhou et al., Uygulamalı Clay Science, 2020).[Döneticiler için · 9 ).