En undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremmer Fra forskere ved University of Kansas viser en ny miljøvenlig metode til at adskille kemikalierne, der findes i almindelige kølemidler til lettere genanvendelse i en industriel skala.
“Motivationen for dette arbejde er at muliggøre adskillelse af meget komplekse gasformige kølemiddelblandinger,” sagde hovedforfatter Abby Harders, der udførte forskningen som KU-doktorand i forskningsgruppen for medforfatter Mark Shiflett, Foundation Distinguished Professor of Chemical og Chemical og Petroleumsteknik. “Denne indsats er blevet drevet af klimalovgivning, der udfasede visse Hydrofluorocarbon (HFC) kølemidler.”
Papirets vigtigste innovation bruger membraner – amorfe fluorerede polymerer, til at være specifikt – der effektivt isolerer komplekse kølemiddelblandinger. Andre adskillelsesmetoder, som destillation, er mindre effektive på grund af den komplekse sammensætning af blandingerne. Harders sagde, at membranerne er fremstillet for at give nogle gasser mulighed for at passere, mens de begrænser andre – hvilket resulterer i effektiv rensning.
For at demonstrere teknologien kunne skalere til industriel levedygtighed, at teamet-inklusive mange forbundet med KUs vidunderlige institut for bæredygtig teknik-udviklede en specialcoating-proces til at skabe submikronbelægninger på membranens porøse understøttelser og skabe sammensatte hule fibre. Resultaterne viser en funktionel prototype, der beviser teknologiens brugbarhed for virksomheder, der beskæftiger sig med gendannelse af kølemiddel og genbrug.
Hardere citerede internationale aftaler og lovgivning som Kigali -ændringen til Montreal -protokollen og den amerikanske innovation og fremstillingslov, der vil udfase HFC -produktion som den ultimative løsning på atmosfærisk opvarmning fra kølemidler. I mellemtiden er der imidlertid behov for løsninger til at handle ansvarligt med komplekse gasser i eksisterende udstyr, der er bestemt til deponeringsanlæg over hele verden, sagde hun.
Ifølge det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur er for eksempel HFC-134A, det mest almindelige kølemiddel, der bruges i MVAC-systemer i dag, en “potent drivhusgas med et globalt opvarmningspotentiale, der er 1.430 gange CO2“
Harders sagde økonomisk levedygtige løsninger til genanvendelse af varmefangende gasser vil forhindre flere af dem fra at frigive i Jordens atmosfære.
“En stor procentdel af kølemiddel i dag er ikke inddrevet – det er simpelthen udluftet ind i atmosfæren,” sagde hun. “Meget af dette forekommer, når udstyr er nedlagt. I nogle tilfælde kan det ikke være værd at gendanne kølemiddel, eller dem, der er ansvarlige for opsving Til sidst lækker det ind i atmosfæren.
KU -forskeren sagde, at hun håber, at den metode, hun stort set udtænkte i sin tid på KU, kunne hjælpe med at bygge bro over kløften foran den næste generation af kølemidler.
“For at øge genanvendeligheden og muliggøre ekstraktion og genanvendelse af HFC-kølemidler fra enheder med slutningen af livet, er det vigtigt at adskille dem effektivt, så de kan renses og genindføres på markedet,” sagde hun. “Imidlertid kan ingen eksisterende industriel teknologi i øjeblikket opnå dette. Disse kølemidler danner komplekse blandinger, der ikke kan adskilles ved hjælp af traditionelle varmedrevne metoder som destillation.”
I dag arbejder Harders som kemisk ingeniør og leder af forskning og udvikling med Lawrence-baserede Icorium Engineering, en opstart, der kom ud af Shiflett Research Group beliggende i KUs Innovation Park. Mens Icorium fokuserer på adskillelse af kølemidler ved hjælp af ioniske væsker, tilbyder den nye metode, der demonstreres i Harders ‘papir, et nyt værktøj til branchen.
“En del af Abbys ph.d.-forskning ved KU oversættes nu til startfirmaet,” sagde Shiflett, der medstiftede Icorium og nu fungerer som sin chefvidenskabsansvarlig. “Abby har også en fascinerende uddannelsesrejse. Hun tjente sine bacheloruddannelser i kemi og matematik på Bethel College i Central Kansas, deltog i en NSF-sponsoreret forskningsoplevelse for studerende i løbet af 2019 i mit laboratorium og kom derefter til KU for hendes ph.d. .
“Hun var en fantastisk studerende, der modtog kanslerens doktorgradstipendium til sin doktorgradsundersøgelse og uddannede sig med en 4,0 GPA øverst i sin klasse. Hun har offentliggjort 10 papirer og er en medfindere på en patentansøgning. Naturligvis jeg ‘ Jeg er meget stolt af hende og hendes forskning og rejse. “
Harders og Shifletts medforfattere på papiret var Luke Wallisch, Michael Lundin og Ed Atchison fra det vidunderlige institut for bæredygtigt teknik ved Ku, Chloe Le fra California Polytechnic State University, Gabrielle Zaher fra University of Washington og Whitney White fra Warren, New Jersey-baserede Chromis Technologies.
For hårdere, hvis generation vil stå over for endnu mere alvorlige udfordringer fra et opvarmende klima, har chancen for at bringe hendes tekniske ekspertise til at bekæmpe klimakrisen personlig betydning.
”Jeg har lyst til at udføre arbejde, som ikke kun vil påvirke mig eller fremtidige børn, jeg måske har, men noget, der forhåbentlig kan påvirke en masse menneskers liv,” sagde hun. “Det er noget, der virkelig hjælper mig Gør faktisk, hvad det er beregnet til at gøre, og få den indflydelse, vi ønsker, at den skal gøre. “