Автономные газующие «моторчики» при очистке сточных вод вырабатывают аммиак для топлива
Исследователи из Каталонского института химических исследований (ICIQ), Испания, разработали микродвигатели, которые самостоятельно очищают сточные воды, перемещаясь в них. При этом образуется аммиак, который можно использовать как экологически чистый источник энергии. Для оптимальных настроек автономных очистных двигателей задействовали искусственный интеллект (ИИ), разработанный в Гётеборгском университете, Швеция.
Концепция микродвигателей считается весьма перспективным подходом для восстановления экологии. В значительной степени — благодаря способности автономно перемещаться и выполнять специальные задачи в больших количествах и чрезвычайно малых масштабах. В составе химической «микротурбины» — трубка из кремния и диоксида марганца. При химических реакциях выделяются пузырьки из задней части, придавая трубке движение.
Исследователи из ICIQ усовершенствовали микродвигатель, покрыв его лакказой. Лакказа — это фермент, впервые полученный из лакового дерева ещё в 1883 году. У лакказы немало типов, и в природе это вещество, содержащее медь, встречается во многих микроорганизмах, грибах и растениях. Применительно к изобретению каталонских специалистов это химическое соединение ускоряет преобразование мочевины, которой полно в сточных водах, в аммиак.
Ребека Феррер, аспирантка из ICIQ, объяснила, что открытие очень интересно для водоочистки. На соответствующих установках есть серьёзная проблема с расщеплением всей мочевины, что приводит к перенасыщению загрязнённых вод флорой. Проще говоря, от переизбытка питательных веществ — фосфора и азота — вода легко и быстро зацветает, так как в ней бешено плодятся микроводоросли и цианобактерии. При этой так называемой эвтрофикации выделяются токсичные вещества. Вот почему при цветении вод у городских пляжей там запрещают плавать, а в зацветших прудах случаются заморы рыбы, то есть её гибель.
Превращение мочевины в аммиак даёт и другие преимущества. Шанс получать аммиак из грязной воды — это доступ к источнику экологически чистой энергии, так как из собранного из стоков аммиака можно получать водород.
Но на деле пока всё не так уж радужно. Исследователям предстоит ещё немало потрудиться над микродвигателями-чистильщиками. Так, источник движения — пузырьки — создают проблему для учёных, поскольку микротрубки чересчур «газуют». Ребека Феррер пояснила, что пузырьки закрывают обзор при наблюдениях за ними через микроскоп. А чтобы усовершенствовать конструкцию, её нужно нормально видеть.
И вот тут в дело вступил ИИ из Швеции. Метод из Гётеборгского университета позволяет оценить движения микродвигателей под микроскопом. Причём машинное обучение даёт возможность контролировать в жидкости сразу несколько невидимых обычным глазом «моторчиков».
— Харшит Бачиманчи, аспирант физического факультета Гётеборгского университета.
Пока исследователям трудно сказать, как скоро на муниципальных водоочистных сооружениях можно будет заправить водородом некое транспортное средство. Для выхода на рынок двигателей, которые и очищают, и собирают химическое сырьё, необходимо достичь определённого совершенства.
Концепция микродвигателей считается весьма перспективным подходом для восстановления экологии. В значительной степени — благодаря способности автономно перемещаться и выполнять специальные задачи в больших количествах и чрезвычайно малых масштабах. В составе химической «микротурбины» — трубка из кремния и диоксида марганца. При химических реакциях выделяются пузырьки из задней части, придавая трубке движение.
Исследователи из ICIQ усовершенствовали микродвигатель, покрыв его лакказой. Лакказа — это фермент, впервые полученный из лакового дерева ещё в 1883 году. У лакказы немало типов, и в природе это вещество, содержащее медь, встречается во многих микроорганизмах, грибах и растениях. Применительно к изобретению каталонских специалистов это химическое соединение ускоряет преобразование мочевины, которой полно в сточных водах, в аммиак.
Ребека Феррер, аспирантка из ICIQ, объяснила, что открытие очень интересно для водоочистки. На соответствующих установках есть серьёзная проблема с расщеплением всей мочевины, что приводит к перенасыщению загрязнённых вод флорой. Проще говоря, от переизбытка питательных веществ — фосфора и азота — вода легко и быстро зацветает, так как в ней бешено плодятся микроводоросли и цианобактерии. При этой так называемой эвтрофикации выделяются токсичные вещества. Вот почему при цветении вод у городских пляжей там запрещают плавать, а в зацветших прудах случаются заморы рыбы, то есть её гибель.
Превращение мочевины в аммиак даёт и другие преимущества. Шанс получать аммиак из грязной воды — это доступ к источнику экологически чистой энергии, так как из собранного из стоков аммиака можно получать водород.
Но на деле пока всё не так уж радужно. Исследователям предстоит ещё немало потрудиться над микродвигателями-чистильщиками. Так, источник движения — пузырьки — создают проблему для учёных, поскольку микротрубки чересчур «газуют». Ребека Феррер пояснила, что пузырьки закрывают обзор при наблюдениях за ними через микроскоп. А чтобы усовершенствовать конструкцию, её нужно нормально видеть.
И вот тут в дело вступил ИИ из Швеции. Метод из Гётеборгского университета позволяет оценить движения микродвигателей под микроскопом. Причём машинное обучение даёт возможность контролировать в жидкости сразу несколько невидимых обычным глазом «моторчиков».
Если нет возможности проконтролировать микродвигатель, то не получится и разрабатывать его. Наш ИИ хорошо показал себя в лабораторных условиях
— Харшит Бачиманчи, аспирант физического факультета Гётеборгского университета.
Пока исследователям трудно сказать, как скоро на муниципальных водоочистных сооружениях можно будет заправить водородом некое транспортное средство. Для выхода на рынок двигателей, которые и очищают, и собирают химическое сырьё, необходимо достичь определённого совершенства.
- Дмитрий Ладыгин
- phys.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...