Газ метана, выпущенный со свалок, долгое время был темой интереса для альтернативной энергии. Одна из проблем, однако, заключается в том, что в свалочных газах содержатся многочисленные загрязняющие вещества, такие как летучие метилсилоксаны, чьи отложения кремнезема вызывают дополнительный износ генераторов природного газа при их сжигании. Одна группа продемонстрировала новое многообещающее применение плазменных технологий, способных удалять такие соединения.

на фото выше: схема экспериментальной установки удаления силоксана из газа-носителя путем применения плазмы диэлектрического барьерного разряда Фото: Малик М. Тахият

Исследователи из Университета Южной Каролины в Колумбии продемонстрировали экспериментальное плазменное устройство, способное очищать образцы газа D4, одного из наиболее распространенных силоксанов. Опираясь на методику создания плазмы, называемой диэлектрическим барьерным разрядом, группа смогла значительно уменьшить количество образцов D4 после обработки плазмой на основе гелия.

Полученные данные указывают на новое потенциальное решение для размещения свалочного газа, богатого силоксанами. Они будут представлены на 71-й ежегодной конференции Американского физического общества по газообразной электронике и 60-й ежегодной конференции Отдела физики плазмы APS, которая состоится 5-9 ноября в конференц-центре Орегона в Портленде.

«Это первый раз, когда диэлектрический барьерный разряд используется для удаления летучих органических силикатных соединений», – сказал Малик Тахият, один из исследователей, участвовавших в исследовании. «В нашем случае не нужно ждать его удаления или материала, который должен быть выброшен через определенное время».

Силикаты разрушают двигатели, которые приводят к выработке электроэнергии на природном газе, что требует дополнительных затрат на техническое обслуживание Большинство современных методов удаления их из чистого горящего метана, таких как угольные фильтры и силикагель, страдают от снижения производительности и могут быть дорогостоящими для повторного использования.

Группа создала плазму диэлектрического барьерного разряда, чтобы сделать D4 инертным, полимеризуя его из газовой фазы. Газообразный гелий барботировали через жидкий силоксан, который затем пропускали через трубчатый плазменный реактор с диэлектрическим барьерным разрядом.

Образцы, которые были обработаны электрическими разрядами, были сравнены с образцами, которые не были. Методы газовой хроматографии, масс-спектрометрии и ядерного магнитного резонанса использовались для оценки количества и идентичности продуктов плазменных реакций.

В зависимости от того, как долго гелий с D4 подвергался воздействию плазмы, до 85 процентов D4 превращалось в удаляемые отложения соединений кремнезема, подтверждая, что кремний был удален из газовой смеси.

«Наши результаты показали, что плазма может успешно удалять силоксан», – сказал Шамия Хок, другой исследователь, участвующий в исследовании. «Когда его удаляют, он выходит в форме, которая не будет повторно поступать в систему подачи отходов, что является проблемой с другими подходами».

Танвир Фарук, третий исследователь, участвующий в исследовании, сказал, что группа надеется улучшить лабораторную систему, надеясь в один прекрасный день расширить ее до коммерчески жизнеспособного продукта.

По материалам phys.org