पर्यावरणीय प्रभाव को कम कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन का नया तरीका

छोटे, खोखले कार्बन परमाणुओं से बना सिलेंडर - - इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में आवेदनों की एक श्रृंखला के लिए वादा पकड़ उनके आकार शक्ति, और बिजली के गुणों, कार्बन नैनोट्यूब को देखते हुए.

नैनोट्यूब के हाल के वर्षों में औद्योगिक विकास के बावजूद, तथापि, बहुत कम कैसे वे फार्म या उनके निर्माण के पर्यावरणीय प्रभावों के बारे में जाना जाता है.

ग्राफिक: क्रिस्टीन Daniloff

यह पता चला है कि एक प्रक्रिया सामान्यतः करने के लिए कार्बन नैनोट्यूब, या CNTs का उत्पादन किया है, हवा में हर साल रसायनों के कई सौ टन, सहित ग्रीन हाउस गैसों और खतरनाक वायु प्रदूषण, जारी कर सकते हैं. ACS नैनो की वेबसाइट पर पिछले हफ्ते प्रकाशित एक पत्र में, शोधकर्ताओं की रिपोर्ट है कि प्रयोगों में, उस प्रक्रिया में एक कदम दूर - एक कदम है कि कार्बन आधारित हीटिंग गैसों शामिल और कुंजी प्रतिक्रियाशील "सामग्री" जोड़ने - द्वारा उत्पादों हानिकारक उत्सर्जन को कम दस गुना कम है और कुछ मामलों में, 100 का एक कारक द्वारा. यह भी आधे से इस प्रक्रिया में इस्तेमाल ऊर्जा की मात्रा में कटौती.

"हम यह सब करते हैं और अभी भी अच्छा CNT विकास करने में सक्षम थे" Desiree प्लाटा, जो 2007 और 2009 के बीच एमआईटी वुड्स होल समुद्र विज्ञान संस्थान के साथ संयुक्त कार्यक्रम में एक डॉक्टरेट की छात्रा के रूप में अनुसंधान का नेतृत्व किया कहते हैं. अब जाकर एक एयरोनॉटिक्स और Astronautics और सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग (CEE) के एमआईटी विभागों में सहायक प्रोफेसर, प्लाटा कागज पर कई एमआईटी और फिलिप Gschwend, फोर्ड CEE में इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, और जॉन हार्ट सहित मिशिगन शोधकर्ताओं, विश्वविद्यालय के साथ सहयोग, मिशिगन विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर. अध्ययन एक दीर्घकालिक सामग्री विकास के लिए दृष्टिकोण बदल इतना है कि पर्यावरण केमिस्टों युवा CNT उद्योग के साथ काम को रोकने के लिए या अवांछनीय पर्यावरणीय परिणामों को सीमित करने के तरीकों को विकसित करने के प्रयास का हिस्सा है.

उनके अध्ययन में, प्लाटा और उसके सहयोगियों ने एक आम CNT विनिर्माण उत्प्रेरक रासायनिक वाष्प जमाव के रूप में जाना जाता प्रक्रिया का विश्लेषण किया. इस विधि में, निर्माताओं जैसे मीथेन, कार्बन मोनोआक्साइड या ethylene "फीडस्टॉक, गैस" के साथ हाइड्रोजन गठबंधन. वे तो एक रिएक्टर कि निकल या लोहा, जो तब CNTs रूपों की तरह एक धातु उत्प्रेरक में संयोजन गर्मी. समस्या यह है कि एक बार CNTs फार्म, unreacted यौगिकों (प्रारंभिक feedstock के 97 प्रतिशत) अक्सर हवा में जारी कर रहे हैं.

बंद गर्मी की ओर मुड़ते

एक कस्टम निर्मित प्रयोगशाला पैमाने रिएक्टर में, शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजन और ethylene, जो आमतौर पर उच्च मात्रा CNT निर्माण में प्रयोग किया जाता है गरम, और तब यह एक धातु उत्प्रेरक के लिए दिया. उन्होंने पाया कि 40 से अधिक यौगिकों की तरह ग्रीन हाउस गैसों मीथेन और बेंजीन जैसे विषाक्त वायु प्रदूषण सहित गठन,.

शोधकर्ताओं संदेह है कि उन यौगिकों के सभी बढ़ती CNTs के लिए आवश्यक नहीं थे, और वे जानते थे कि फीडस्टॉक गैस हीटिंग खतरनाक यौगिकों बनाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है. तो वे 40 यौगिकों, एक एक करके के कई के साथ unheated ethylene और हाइड्रोजन संयुक्त देखने के लिए यौगिकों के संयोजन जो सबसे अच्छा विकास के लिए नेतृत्व किया. उन्होंने कहा कि कुछ alkynes, या अणुओं है कि कम से कम दो कार्बन परमाणुओं तीन अलग बांड के साथ एक साथ अटक है, सबसे अच्छी वृद्धि का उत्पादन किया, जबकि अन्य यौगिकों कि मीथेन और बेंजीन जैसे उत्पादों के द्वारा अवांछनीय हैं, नहीं.

प्लाटा और उसके सहयोगियों ने कमरे के तापमान alkynes impinging, ethylene और हाइड्रोजन के साथ धातु उत्प्रेरक पर सीधे, गर्मी के बिना उनके दोनों हानिकारक उत्सर्जन और ऊर्जा की खपत में नाटकीय कमी, निपुण. उन्होंने यह भी सीखा कि वे ethylene और हाइड्रोजन के बारे में 20 और 40 प्रतिशत, क्रमशः द्वारा इस्तेमाल की राशि को कम सकता है, और अभी भी एक ही है और CNT विकास की दर गुणवत्ता को प्राप्त करने. प्लाटा का कहना है कि जब प्रयोगशाला प्रयोगों के परिणामों के लिए एक बाजार है कि कई वर्षों के भीतर कई अरब डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है में सामान्य, कड़ी मेहनत कर रहे हैं, इन परिवर्तनों निर्माताओं के लिए महत्वपूर्ण लागत बचत "में अनुवाद कर सकते हैं.

उद्योग प्रतिक्रिया

हालांकि यह निर्माताओं के लिए बहुत जल्दी है, कागज, उपाध्यक्ष और Concord, राष्ट्रीय राजमार्ग आधारित Nanocomp टेक्नोलॉजीज के मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी और अध्यक्ष डेविड Lashmore में प्रस्तुत विधि को अपनाने कहते हैं, विधि कुछ है उनकी कंपनी की कोशिश के रूप में यह तरीकों के लिए के लिए लगता है के लिए तैयार है अपनी उत्पादन प्रक्रिया के पर्यावरण प्रभाव को कम. "यह हमारे लिए उच्च ब्याज की है और हमारी प्रक्रिया के अर्थशास्त्र पर एक व्यापक प्रभाव हो सकता है," वे कहते हैं.