A General Motors új partnervállalatával, az eddig kevéssé ismert Coskata Co. -val közösen mutatta be új találmányukat.

Azt állítják, hogy mindössze 1 USA dollárért képesek előállítani 1 gallon (3,79 liter) üzemanyagot, faforgácsból, kerti és kommunális hulladékból, vagy akár elhasználódott gumiabroncsokból. A költségek így jelentősen alacsonyabbak a hagyományos etanol előállításnál, melynél általában kukorica szolgál alapanyagként.

Üzemanyagot előállító csőmembránok. Egy köteg, belül üreges szál a lelke az új eljárásnak, mely lehetővé teszi üzemanyag előállítását különböző szerves hulladékokból. Az alapanyagot hevítés segítségével hidrogénné, szén-dioxiddá és szén monoxiddá alakítják. A képen látható bioreaktor működése közben, a gázok a membránszálak belsejében áramlanak, annak falán áthatolnak, így jutnak el a szálak külső felületén elhelyezkedő, a gázt etanollá alakító baktériumokhoz.

A cég vezetője arról számolt be, hogy egy olyan hibrid eljárás segítségével tudják ilyen drámaian csökkenteni az előállítási költségeket, mely ötvözi az eddig külön-külön alkalmazott termokémiai és biológiai folyamatot, így kevesebb energia és víz szükséges az üzemanyag előállításához.

A GM anyagi-, technológiai-, és marketingtámogatást nyújt a cégnek, hogy az, az eljárást alkalmassá tegye ipari mennyiségű termelésre. A folyamat, eddig csak laboratóriumi körülmények között valósult meg, ám ha terv szerint haladnak a kutatások, már idén elkészülhet egy üzem, mely képes lesz évi 40.000 gallon etanol termelésére, és jövőre átadhatják a 100 millió gallon/év kapacitású testvérét.

A vállalkozásnak az USA-ban az a szövetségi törekvés ad létjogosultságot, mely szerint 2022-re Amerikának képesnek kell lennie évi 36 milliárd gallon bioüzemanyag előállítására, melyből az előzetes kimutatások szerint legalább 21 milliárd gallont gabonától különböző alapanyagokból kell biztosítani.
Coskata eljárása az alapanyagok elgázosításával kezdődik, melynek során a szerves anyagok disszociálnak, így olyan gáz keverékké alakulnak át, mely hidrogént, szén-dioxidot és szén-monoxidot egyaránt tartalmaz.

A gázegyveleget ezután nem a hagyományos kémiai katalízis segítségével, hanem baktériumok új törzsét alkalmazva alakítják különböző alkoholokká. Ezen technológia alkalmazásával jobb eredmény érhető el, mivel itt az etanol az egyetlen végtermék. Ráadásul a baktériumok jóval igénytelenebbek, a hagyományos eljárásnál így kevésbé érzékenyek a keveréken belül, az egyes gázok arányaira, ezért a cég szerint az alapanyag változása nem okoz problémát.
A hibrid rendszernek köszönhetően a folyamat feleannyi energiát emészt fel, mint a hagyományos, katalizátoros eljárás. A bioreaktorban, etanol-, és vízgőz halad át egy csőszerű membránon, a folyamat majdnem az összes vizet eltávolítja, így az eredmény 99,7 % tisztaságú etanol.

Léteznek más cégek is, melyek hasonló hibrid megoldásokkal próbáltak meg etanolt előállítani. Az egyik ilyen a BRI Enegy, mely szintén baktériumokkal kísérelt meg gázkeverékből üzemanyagot készíteni. A problémát az okozta, hogy nehéz volt a gázkeveréket a baktériumok számára feldolgozható állapotba hozni, mivel az, nehezen oldódik vízben. A Coskata úgy hidalta át a problémát, hogy a baktériumok a csőmembránok külső felületén vastag rétegben helyezkednek el, így a membránszálak belsejébe juttatott gáz a membrán falain áthatolva közvetlenül érintkezik a biofilmmel. A megoldás bár igen szellemes és ígéretes, a tudóstársadalomban máris sokan kételkedésüknek adtak hangot, az eljárás az ipari méretű megvalósíthatóságát illetően.
 
A Michingan State University vegyészprofesszora, Bruce Dale szerint Coskata állításával ellentétben igen valószínű, hogy ipari méretekben érzékeny lesz a rendszer az egyes alapanyagok arányaira.

A vállalat eddig csak kisebb mennyiségű etanolt állított elő. Az ipari termelés sikere számos tényezőtől függ, elsősorban az alapanyagok árának alakulásától és attól, hogy a bioreaktor méretének növelése milyen hatással lesz a folyamatra.

Mérnökbázis

Bioüzemanyag algákból

A Shell cég kísérleti üzemet akar Hawaii szigetén

A jövőben tengeri algák alkothatják egy újfajta bioüzemanyag alapját. A Shell olajvállalat megújuló nyersanyagokra szeretne alapozni, ezért Hawaii szigetén egy kísérleti üzemet tervez tengeri algák termelésére. A cég bejelentése szerint az algákból növényi olajat nyernének ki, amely ezután egy második generációs bioüzemanyaggá alakítható.

Az algák ígéretes és sokoldalú nyersanyagnak számítanak, ugyanis gyorsan növekednek és gazdagok növényi olajokban. Ezenkívül a tenger fenekén termelhetők, így csak elenyésző termőföldet és édesvizet igényelnek. Egy nap folyamán képesek megtöbbszörözni a tömegüket és egy hektárra vetítve lényegesen több olajat adnak, mint például a repce a pálma és a szója. Hosszú távon az algatelepek képesek lennének a különböző üzemek (például erőművek) által termelt szén-dioxid megkötésére.

Shell a HR Biopetroleum elnevezésű céggel közösen hajtja végre a projektet. A HR Biopetroleum egy tengerkutatók által alapított cég, amely technológiákat fejleszt mikroalgák nagy számban történő előállítására. Graeme Sweeney a Shell vállalat ''Future Fuels and CO2'' részlegének alelnöke szerint az algák tartós forrást jelenthetnek alacsony szén-dioxid emissziós dízelszerű üzemanyagok előállításához. Ez a kísérleti üzem a technológia fontos próbáját jelenti, többek között annak gazdaságosságát vizsgálja.

A bemutató üzem építését gyakorlatilag azonnal megkezdik Hawaii szigetének Kona partszakaszán. A Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) által haszonbérletbe adott terület már létező algatenyésztő üzemek mellett található. Ezek az üzemek főleg a gyógyszer- és az élelmiszeripart látják el.

A szabadtéri medencékkel ellátott üzemekben kizárólag genetikailag módosítatlan tengeri algákat termelnek. A felhasznált algafajták vagy Hawaiin található honos fajok, vagy pedig a Hawaii Department of Agriculture által engedélyezettek. A kísérleti üzem létrehozásánál fontos szerepet játszottak a környezetvédelmi és a tengeri ökoszisztéma megőrzését célzó szempontok. A ''szüret'' után növényi olajat nyernek az algákból. A kis mennyiségben termelt olajat teljes egészében kísérleti célokra hasznosítják.

Egy akadémiai kutatóprogram is támogatja a projektet. Ennek keretében természetes mikroalga fajtákat vizsgálnak, hogy megállapítsák, melyek hozzák a legnagyobb hasznot és szolgáltatják a legtöbb növényi olajat. A kutatóprogramban hawaii, southern mississippi-i és kanadai egyetemek tudósai vesznek részt

www.mernokbazis.hu

A mechanika teljesen eltűnhet a hűtőkből és a légkondikból: az elektromos áram közvetlenül fog hűteni - és nemcsak fridzsidert...

Amerikában olyan anyagokat kutatnak, melyek feszültség hatására jelentős mértékben lehűlnek. Egy hőcserélő közbeiktatásával viszonylag egyszerűen megoldható lenne a háztartási hűtőszekrények hűtése, de a kutatók ennél merészebb álmokat dédelgetnek: azt szeretnék, hogy a jövőben a tűzoltók védőruházatát is így hűtsék, de elképzelhetőnek tartják, hogy sportruhákon is alkalmazni fogják kutatási eredményüket.

A főszereplő az úgynevezett polárpolymer, melyről azt érdemes tudni, hogy rendezetlen molekulaszerkezettel rendelkező anyag, mely elektromos térben rendezett szerkezetet vesz fel. Az átrendeződés folyamán az anyag lehűl. Ha az elektromos mező megszűnik, a polymer visszanyeri eredeti, struktúráját és hőt vesz fel. Ezért ha az anyag szakaszosan érintkezik egy hőcserélővel, kiválóan alkalmas hűtésre. Nagyjából 12 Celsius hőmérsékletet tudnak már elérni a kutatók polárpolymerekkel.

A hűtési eljárás legelőnyösebb tulajdonsága, hogy segítségével teljesen száműzhetőek a hűtőszekrényekben és klímaberendezésekben használatos, környezetszennyező kemikáliák…

Mérnökbázis

A Fraunhofer Intézetben sikerült elektromos energiát előállítani a vezetékben szállított víz és levegő mozgási energiájából. Az új technológiát szenzorok táplálására remekül lehet hasznosítani.

Magas nyomáson üzemelő csőhálózattal sok helyen találkozhatunk. A termelésben éppúgy, mint az építőiparban, például földmunkagépek hidraulikus rendszerénél, de a közlekedési ágazatban is számtalan helyen fellelhetőek. Közös jellemzőjük, hogy meghibásodásuk esetén nagy kárt okozhatnak, ezért szenzorokkal vizsgálják a nyomás folytonosságát, hogy hiba esetén a lehető leghamarabb be lehessen avatkozni. A Fraunhofer Intézet munkatársainak sikerült egy olyan szenzortáplálási módot kifejleszteniük, mellyel a szenzorok energetikailag önellátóak lehetnek és karbantartásuk is egyszerűsödik.

A geometria középső részén elhelyezett lapocska vájatai idézik elő az áramlás oszcillálását. A kamrákban alakul a nyomásingadozás elektromos energiává. (© Fraunhofer TEG)

A cseppfolyós, vagy gáz halmazállapotú közeget egy speciális geometriájú testbe vezetik, ahol az állandó térfogatáramú áramlást megzavarják, mely így oszcillálni kezd. A periodikus nyomásingadozásból piezoelektromos kristályok segítségével állítanak elő elektromos energiát, néhány mikro vagy milliwattos nagyságrendben. Az eljárás Axel Bindel projektvezető szerint költséghatékony. Mivel a geometria nem bonyolult, mozgó alkatrészeket sem tartalmaz és viszonylag könnyen gyártható a híres német intézet munkatársai által kifejlesztett áramtermelési módszer.

Az eljárás bármilyen vezetékes szállítási módnál alkalmazható, ahol cseppfolyós vagy gáz halmazállapotú anyag közlekedik egy csőben. Az Intézet munkatársai remélik, hogy belátható időn belül nem telepekről, hanem az ő technológiájukat alkalmazva táplálják majd a szenzorokat.

Mérnökbázis

A német Fraunhofer Institut munkatársai és ipari partnerei azt vizsgálják, hogy az idegrendszert alapul véve, hogyan lehetne egy olyan elektromos hálózatot létrehozni, mely képes akár egy repülőt, vagy egy szélkereket a környezeti hatásokkal szemben felvértezni.

A ''Structural Health Monitoring'' (SHM) névre keresztelt fejlesztéstől az intézet munkatársai azt várják, hogy a gépek biztonságát növeli, és emellett rövidebbé és olcsóbbá teszi karbantartásukat.

Az Offshore szélerőmű lehet az új technológia egyik legfontosabb alkalmazási területe. (Kép:finfacts.com)

Az SHM technológiával ellátott masinák érzékelőikkel és adatfeldolgozó rendszerükkel képesek lesznek idejében érzékelni többek között az anyag repedését, a rozsdásodást, a gép olyan részein is, amelyeket egy hagyományos karbantartás alkalmával csak nehezen lehetne megvizsgálni. A technológia abban különbözik más ellenőrző eljárásoktól, hogy itt, a gép állapotáról informáló berendezést, szilárdan beleépítik annak szerkezetébe. 

A Fraunhofer Institut kerámia alapú piezoelektromos szálakat vizsgált, melyek például repülőgépbe építve folyamatosan vizsgálják és érzékelik a szerkezet állapotát. A piezoelektromos anyagokról köztudott, hogy mechanikus hatásokra elektromos impulzusokat kelt és fordítva, azaz elektromos jelekre a piezokristályok változtatják méreteiket.  A folyamat oda-vissza lejátszódása az SHM technológiánál azért kap kiemelt szerepet, mert a piezoszálak így nemcsak érzékelni tudják a gép rezonanciáját, hanem képesek azokat maguk is előidézni. Tehát néhány ilyen szál az ultrahang tartományában folyamatosan vizsgálhatja a gép állapotát. Az Intézet munkatársai szerint néhány piezoszál elegendő ahhoz, hogy centiméteres pontossággal lokalizálható legyen egy pár milliméternyi repedés, vagy más meghibásodás.

A ''Structural Health Monitoring'' alkalmazása mellett sok érv szól. Használatával hatékonyabban lehetne felhasználni a rendelkezésre álló nyersanyagokat, az alkatrészeket nem kellene szükségtelenül javítani, de biztonság szempontjából is sokat hozhat a konyhára, mert a nem várt hibákat segítene időben észrevenni. Ráadásul a gép üzeme során keletkező igénybevételeket az SHM nagyon pontosan rögzíti, így a vele felszerelt gép következő generációjának tervezésekor jól felhasználható adatokat nyújt a tervezőnek.

A Fraunhofer Institut, a technológia megjelenését elsősorban a repülőgépiparban várja, ahol a biztonság és a súlycsökkentés játssza a főszerepet, de valószínűsíti, hogy tengeri szélfaromokon is viszontláthatjuk majd az SHM technológiát, mivel a parttól távol lévő gépek karbantarása hagyományos módszerekkel igen költséges.

Mérnökbázis

A geotechnika trükkjei

Szakértők vitája a földalatti építkezés jövőjéről

A világ nagyvárosaiban egyre kevesebb hely áll rendelkezésre az építőmérnökök számára. Az infrastruktúra továbbfejlesztéséhez emiatt egyre inkább a földalatti építkezések kerülnek előtérbe. Az ilyen építkezéseknél a geotechnikusoké a főszerep, akik többek között arról gondoskodnak, hogy az épületek alatt történő munkálatok ne zavarják a város hétköznapjait.

Tavasztól kezdve számtalan város demonstrálja az építőmérnökök teljesítményét: hatalmas munkagödrök tarkítják a városképet, amelyek még a meglévő épületek alá is benyúlnak. Az alagútépítési projektek ezzel szemben észrevétlenül zajlanak, miközben a városi élet a zavartalanul folyik a felszínen.

Helmut Schweiger, a Grazi Műszaki Egyetem Talajmechanika tanszékének munkatársa szerint az infrastruktúra fejlesztése a sűrűn lakott területeken nagy kihívásokat teremt a geotechnikával szemben. Főként az olyan földalatti építmények, mint az aluljárók és a metróállomások veszélyeztethetik a már meglévő épületeket. A geotechnika feladata, hogy elhárítsa az ilyen veszélyeket. Helmut Schweiger a Grazi Műszaki Egyetem másik két geotechnikai tanszékének (Kőzetmechanika- és Alagútépítési Tanszék; Alkalmazott Földtudományi Tanszék) kollégáival együtt egy olyan konferenciát szervezett, amely a városon belüli infrastruktúra-fejlesztési tervekkel kapcsolatos különleges előírásokkal foglalkozott. A 23. Christian Veder Kollokviumon nagyjából 400 műszaki és gazdasági szakértő találkozott a Grazi Műszaki Egyetemen.

Ahhoz, hogy a földalatti építkezések ne okozzanak károkat a már meglévő épületekben, illetve hogy az új építmények alatt ne süllyedhessen meg a föld, különböző trükköket vetnek be. Ezek a trükkök általában olyan módszerek, amelyek részét képezik a modern építőipari vívmányoknak.

Schweiger példának egy nagynyomású vízsugarat alkalmazó eljárást hozott fel. Ennél a módszernél egy nagynyomású vízsugárral lyukat vágnak a földbe és cementszuszpenziót töltenek bele. Az így létrejövő cementoszlopok képesek felvenni az épület által okozott terhelés jelentős részét. Egy másik eljárás az úgynevezett eljegesítés: ennek során a föld pórusaiban található vizet fagyasztják meg. Az apró jégszemcsék először jégtömböket képeznek, majd egy összefüggő jégfal alakul ki.

Schweiger ezenkívül olyan numerikus szimulációkkal foglalkozik, amelyekkel a talaj alakváltozását lehet megbecsülni. A grazi kollokviumon többek között Bécs, Isztanbul, Lipcse és Sidney tervezett építkezései is bemutatásra kerülnek.

mernokbazis.hu