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
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...