Студенты Ноксвилл ХЭ Харвест глицерина отходов в интересах устойчивого производства биодизеля

Химическое машиностроение студенты из многих вузов приняли участие в (EPA США по охране окружающей среды) Национальная стратегия устойчивого Design Expo, проходившей в Вашингтоне, округ Колумбия, в апреле. В центре внимания этого ежегодного события Люди, процветание и Planet (P3) Награды, в котором crossdisciplinary групп студентов применять технологии в инновационных путей решения глобальных экологических проблем. (Для связанных история, см. июня 2009 вопрос о КЭП, стр. 52.)

Одна из команд из Univ. Теннесси, Ноксвилл (ОАО "ЮТК") продемонстрировали новый метод для повторного использования отходов от производства биодизельного топлива в небольших масштабах. Согласно проекту советник Павел Frymier, ОАО "ЮТК" профессор химической технологии, команда - Мэтью Кларк, Джеффри Кларк, Ребекка исход, Молли Керси, Кристофер Реннер, и Майкл Испания - был вдохновлен студенческие биодизеля ОАО "ЮТК" Программа (http:// biofueIs .utk.edu / utbiodiesel /), которая использует отработанные масла от кампуса столовых для производства биодизеля, который затем используется для разжигания кампуса транспортных средств.

Малый производителей биодизельного топлива, как ОАО "ЮТК" Программа создания большое количество отходов, которые обычно попадает в канализацию. "Студенты отметили, что некоторые ofthat отходов, глицерин, который коммерческих целях", говорит Frymier. Команда изложенных в разработке процесса восстановления отходов глицерина и преобразования этого сырья до потребителей натуральных продуктов, тем самым увеличивая устойчивость и экономическую жизнеспособность мелкого производства биодизельного топлива, а также сократить воздействие на окружающую среду.

Проект "Microrefining отходов глицерина для производства продукта с добавленной стоимостью", предусмотрено создание нишу сообщества биодизеля макро-производства непосредственно обслуживают такого проекта - снижение общей стоимости мелкого производства биодизельного топлива. Студенты выполняли свою работу между августом 2008 и апрелем 2009, под руководством Frymier и химического машиностроения ОАО "ЮТК" профессора Роберта Каунс и Чарльз Мур.

После взвешивания нескольких экономически и экологически перспективные решения для биодизеля проблемы отходов, в конечном итоге команда решила преобразовать необработанные отходы глицерина в два продукта: глицерин ускорителем компоста с поправками фосфатные соли, и свободных жирных кислот (СЖК) гербицидами.

Во-первых, группа экспериментировала, чтобы найти эффективный способ отделить сырой глицерин из потока отходов. Фосфорная кислота был добавлен в глицерин отходов, взволнованный, и позволили решить. В рамках этого процесса окисления, жидкость поселилась в 3 различных слоев, которые могут быть отделены весовым: слой преимущественно ФФА материала, слой частично очищенного глицерина материала и слой твердых фосфатные соли. Метанол был отстранен от продуктов с помощью системы рекуперации паров и хранить для потенциальных утилизации.

Студентов, то провели два эксперимента для определения эффективности ускорителем компоста и гербицидами.

Первый набор тестов изучали влияние добавления глицерина-соляной смеси для компостной кучи. Сельскохозяйственные компостирования включает катаболизм углерода и азота источников, с помощью аэробного метаболизма бактерий и грибов, а температура компостной кучи, служит указанием на уровень активности микроорганизмов. Для определения эффективности потенциальных ускорителем, студенты добавили различные объемы соединение глицерина-соль 6 груды компоста, а также контроль температуры свай.

После учета один день для активности микроорганизмов с чего начать, температура в каждой испытуемой сваи увеличивается до стационарного значения достигнуто не было. В этот момент температура компоста свай относиться с глицерином и необработанного контроля отличались примерно на 20F. Это, по мнению студентов выводу, отметил, что glycerolsalt смеси является эффективным ускорителем компоста, а также источника углерода, и что это не представляется тормозить метаболизм микроорганизмов.

Следующего испытания оценили эффективность СЖК, как яд, и является ли применение листьев и почвы применения является более эффективной. После 3 приложения непосредственно на заводе образцов, студенты обнаружили, что ФФА оказывает пагубное воздействие на здоровые растения, превращая их бурых 7 дней. Применение FFAs непосредственно на завод, было более эффективным в подавлении роста применение, чем FFAs к окружающей почвы.

Затем группа разработала объекты, которые могли бы производить ускорителем компоста и гербицидами от сырой глицерин - с учетом выбора технологии, процесс развития, экономики, воздействие на окружающую среду и устойчивое развитие.

Этот объект был размером служить географического региона, в котором объем производства биодизельного топлива был сопоставим с митрополита Ноксвилл, TN - где 90000 галлонов биодизеля Bloo были израсходованы в 2008 году. Из них 8% (7200 галлонов), по оценкам, microproduced биодизеля, и годовой объем производства сырой глицерин на микро масштабе была определена в 1800 галлонов. Использование EPA программного обеспечения, команды оценил биоаккумуляции, токсичности и экологической устойчивости для основных потоков продукции - определение общей устойчивости процесса и воздействия на общество и окружающую среду.

Студенты провели экономический анализ, чтобы определить капитальные и эксплуатационные затраты. На основании сметных 1800 галлонов сырья в год, общая годовая стоимость глицерина ускорителем составила $ 21,1 8/gal, стоимость ФФА составила $ 1 9. 1 2/gal, а также затрат на производство фосфатных солей S 1,91 / фунт Это привело к стоимости производства для глицерина ускорителем в размере 10,60 за пять бушелей компостирования материал (основанный на использовании 2 л на одну заявку).

Студентов к выводу, что весь процесс восстановления сырой глицерин - отходы - путем подкисления и превращению ее в природных потребительских товаров является устойчивым. Они показали, что жирные кислоты, глицерин и соли, полученные из отходов биодизель может использоваться в качестве ускорителем компоста и гербицидами, а затем разработал экономически целесообразным учреждение для производства этих продуктов.

В первоначальном предложении, студентов себе микропредприятия дистилляции завода по производству самого чистого глицерина продукта. Тем не менее, экономическое обоснование указано, что это не будет жизнеспособным в ожидаемых масштабах. Затем группа искала альтернативы.

"Они считали, все от использования глицерина в качестве сырья для биотехнологической объекта к производству топливной добавки", сказал Frymier. "В конце концов, они выбрали тот вариант, который лучше всего подходят масштаб сырья. Я думаю, что студенты были первоначально разочарованы тем, что они не смогли создать более экзотический продукт, но когда они поняли, что цель заключается в разработке решений, который был возможно в масштабах проблемы, они быстро подключением в на решение, которое позволит решить как экономические, так и экологической проблемой ".

Таким образом, хотя команда не выиграла награду P3, проект выполнил видения студентов.

МАТЕРИАЛЫ

Золотые Discovery улучшает электрические свойства графена

В попытке сделать графена более полезными в электронике, Канзас-во Моск. Инженеры сделали золотой открытие - золото "снежинки" на графена, углеродный материал только один атом толщиной что было обнаружено всего пять лет назад.

Для управления свойствами материала, Vikas Берри, доцент кафедры химической технологии, и докторант Кабир Jasuja вложенных золота на графена, разместив их графеновых листов оксида золота раствор ионов содержащие роста катализатора.

"Графен производных действовать как плавание молекулярной ковры, когда в растворе и выставка увлекательной физико поведение", говорит Берри. "Если мы изменим функциональные поверхности и концентрации, мы можем контролировать их свойства".

Исследователи обнаружили, что вместо того, распространение себя равномерно графена, золота образуются острова на листах 'поверхности, которую они назвали снежинка форме золота nanostars или SFGNs.

"Мы начали изучать, каким образом эти золотые nanostars образуются". Берри объясняет. "Мы обнаружили, что nanostars без каких-либо поверхности функциональность довольно сложной для производства других химических процессов. Мы можем контролировать размер этих nanostars, и охарактеризовал механизм зарождения и роста этих наноструктур. Это похоже на механизм, который формирует реальный снежинки ".

Берри говорит, что присутствие графена имеет решающее значение для формирования золото nanostars. "Если графена отсутствует, то золото будет тяжело ступать вместе, и успокоиться, как большие куски", объясняет он. "Но графена помогает в стабилизации золота. Это делает nanostars более полезным для электронных приложений".

Открытие этих золотых снежинок на графене показывает обещание для биологических устройств, а также электроники. Химически снижения оксида графена для получения графена требует агрессивные химикаты, которые разрушают ДНК. Берри крепления ДНК, чтобы эти золотые острова, чтобы ДНК-сенсоры, по его словам, будет иметь повышенную чувствительность.

"Теперь мы можем использовать агрессивные химические вещества на графене оксида вложенных в золото для получения графена с золотом островов. Тогда мы можем использовать эти золотые острова functionalize ДНК", говорит он.

Лаборатории-на-Chip Техника могла бы помочь определить рак

Новая лаборатория-на-чипе метод, который анализирует крошечных образцах крови и ткани молочной железы может помочь идентифицировать женщин с риском рака молочной железы гораздо быстрее, говорят ученые Univ. Торонто.

Грудь уровень эстрогена у женщин риск обычно не измеряется, поскольку обычные методы требуют больших образцов ткани получены с помощью инвазивных биопсии. В ответ на эту проблему, ученые использовали новую технологию, называемую цифровую микрофлюидики - где вместо перемещения электронов через крошечные провода, мельчайшие капельки жидкости манипулировать электрически на поверхности микрочипа.

"Мы применили этот метод для первого времени для анализа гормонов в крошечных клинических образцов - мы смотрели в крови, сыворотке крови и ткани молочной железы", говорит Аарон Уилер, доцент кафедры химии. "Мы разработали методы для перемещения капель несколько различных типов реагентов - все это устройство, которое может поместиться на ладони".

Новый метод может когда-нибудь облегчения рутинного скрининга клинических образцов для анализа гормонов. Это также может помочь в мониторинге уровня гормонов в лечения бесплодия и выявления незаконных допинг у спортсменов, Уилер говорит.

ENERGY

Ложку сахара и гербицидов позволяет производить энергии

Исследователи Бригама Янга Univ. разработали топливный элемент, который урожаи электроэнергии из глюкозы и других сахаров, которые могут когда-нибудь власти автомобили, дома и в различных электронных гаджетов.

"Углеводы очень богатых энергией", говорит профессор химии BYU Джеральд Вт. "Что нам нужно было катализатором, который будет извлекать электронов из глюкозы и передавать их на электрод".

Удивительное решение оказалось общих гербицидами - большую пользу углеводов основе топливных элементов за счет эффективности дешевой и обильной гербицида. Напротив, большинство водородные топливные элементы требуют дорогостоящей платины в качестве катализатора.

Исследователи сообщают 29% коэффициент конверсии - перевод 7 из 24 доступных электронов на молекулы глюкозы. Следующим шагом будет нарастить мощность через конструктивных улучшений.

"Мы показали, вы можете получить намного больше из глюкозы, чем другие люди это делали", говорит Дин Уилер, профессор химической технологии в BYU 'ы Фултон Колледж техники и технологии и ведущий автор факультета документ о работе. "Сейчас мы пытаемся получить плотность мощности выше поэтому эта технология будет коммерчески более привлекательными".

Прототип исследователей с тех пор добился удвоения мощности работы.