Η Κίνα εξάγει καύσιμο υπερηχητικών όπλων από θαλασσινό νερό.

Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν μια τεχνολογία για την εξαγωγή βορίου από το θαλασσινό νερό, ένα κρίσιμο στοιχείο για την παραγωγή καυσίμου για υπερηχητικά όπλα.

Σύμφωνα με το SCMP, επιστήμονες στο Βορειοδυτικό Πανεπιστήμιο Γεωργίας και Δασοκομίας (Κίνα) έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει την εξαγωγή και συλλογή βορίου από το θαλασσινό νερό.

Το βόριο είναι ένα ελαφρύ στοιχείο που χρησιμοποιείται ως στερεό καύσιμο για κινητήρες scramjet σε ορισμένα από τα προηγμένα υπερηχητικά όπλα της Κίνας. Επιπλέον, είναι βασικό συστατικό σε μαγνήτες σπάνιων γαιών νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου, ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία και την άμυνα.

Εν μέσω εμπορικών εντάσεων που σχετίζονται με στρατηγικά ορυκτά, η ανάγκη για σταθερή προμήθεια βορίου, μαζί με νεοδύμιο και σίδηρο, καθίσταται ολοένα και πιο σημαντική για τις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού.

Το βόριο παίζει κρίσιμο ρόλο στην παραγωγή καυσίμου για τα υπερηχητικά όπλα της Κίνας. (Φωτογραφία: SCMP)

Η Κίνα έχει τη μεγαλύτερη ζήτηση βορίου στον κόσμο , αλλά δεν είναι σημαντικός παραγωγός. Το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας προσφοράς βορίου προέρχεται από την Τουρκία και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Το θαλασσινό νερό περιέχει πολύ μικρές ποσότητες βορίου που η τρέχουσα τεχνολογία αφαλάτωσης με αντίστροφη όσμωση δεν μπορεί να απομακρύνει και μπορεί ακόμη και να αυξήσει τη συγκέντρωσή τους. Η μακροχρόνια χρήση φιλτραρισμένου νερού που εξακολουθεί να περιέχει βόριο μπορεί να είναι επιβλαβής για την υγεία.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 7 Νοεμβρίου στο περιοδικό Science Bulletin, η ερευνητική ομάδα δήλωσε ότι η τεχνολογία εξάτμισης διεπαφής με ηλιακή ενέργεια (SDIE) θεωρείται ως μια βιώσιμη λύση για την παραγωγή γλυκού νερού.

Η ομάδα δήλωσε ότι η πρόσφατη ενσωμάτωση επιλεκτικών προσροφητικών στο σύστημα SDIE έχει ανοίξει τη δυνατότητα ταυτόχρονου διαχωρισμού γλυκού νερού και ανάκτησης πολλών πολύτιμων στοιχείων όπως το λίθιο, το ουράνιο και το καίσιο. Βασιζόμενη σε αυτή τη βάση, ανέπτυξαν ένα ηλιακό σύστημα για την παραγωγή γλυκού νερού και τον διαχωρισμό του βορίου από το θαλασσινό νερό.

Η ομάδα κατασκεύασε ένα νέο τζελ που ονομάζεται MMS, χρησιμοποιώντας αλγινικό νάτριο ως βάση και συμπληρώνοντάς το με δύο ενώσεις υψηλής τεχνολογίας, το MXene και το MgO. Το MXene είναι ένα δισδιάστατο νανοϋλικό με δομή που μοιάζει με γραφένιο, αξιοσημείωτο για την αποτελεσματική φωτοθερμική μετατροπή του, η οποία επιταχύνει την εξάτμιση. Εν τω μεταξύ, το MgO δρα ως προσροφητικό, επιτρέποντας την επιλεκτική δέσμευση βορίου.

Το τζελ MMS κατασκευάζεται σε λεπτά φύλλα πάχους 2 mm. Το πάνω στρώμα επιπλέει στην επιφάνεια του νερού για να απορροφά το φως και να ανταλλάσσει αέρα, ενώ το κάτω στρώμα βυθίζεται σε θαλασσινό νερό για να πραγματοποιήσει τη διαδικασία απορρόφησης.

Υπό την ηλιακή ακτινοβολία, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του πηκτώματος, δημιουργώντας μια κλίση συγκέντρωσης που τραβάει το θαλασσινό νερό προς τα πάνω μέσα από το πηκτώμα. Το τμήμα του πηκτώματος που έρχεται σε επαφή με το θαλασσινό νερό απορροφά συνεχώς νερό και βόριο, ενώ τα σωματίδια MgO στο εσωτερικό του συγκρατούν το βόριο.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, το γλυκό νερό παράγεται μέσω εξάτμισης εντός του σύνθετου πηκτώματος MXene-MgO, ενώ το βόριο συσσωρεύεται μέσα στο πηκτώμα. Σε εργαστηριακές δοκιμές, το σύστημα πέτυχε μέγιστο ρυθμό εξάτμισης 2,14 kg νερού/m2 πηκτώματος ανά ώρα και συνέλαβε 225,52 mg βορίου.

Η αποτελεσματικότητα του MMS πηγάζει από τη μοναδική πολυεπίπεδη πορώδη δομή του και τον συνδυασμό MXene και MgO. Το MXene απορροφά το φως και μετατρέπει την ενέργεια σε θερμότητα, ενώ το MgO είναι ένα αποτελεσματικό προσροφητικό βορίου. Οι διακυμάνσεις στη θερμοκρασία, τη συγκέντρωση και τη ροή μέσα στο τζελ συμβάλλουν επίσης στον επιταχυνόμενο ρυθμό δέσμευσης βορίου.

Για να επαληθεύσει την πρακτική εφαρμογή του, η ομάδα διεξήγαγε δοκιμές σε εξωτερικούς χώρους στο Χονγκ Κονγκ. Μετά από τρεις ώρες λειτουργίας, εμφανίστηκε συμπύκνωση στο πάνω μέρος της συσκευής. Παρά τη σχετικά ασθενή ηλιακή ακτινοβολία του Μαρτίου, το τζελ παρήγαγε ακόμα 5,20 kg νερού/m2 και συνέλαβε 122,45 mg βορίου/m2. Δεν ανιχνεύθηκαν ιόντα βορίου στο συμπυκνωμένο νερό.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, το πήκτωμα MMS μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί πολλές φορές. Μετά από επτά κύκλους, η ικανότητα προσρόφησης βορίου παρέμεινε πάνω από 86%, ενώ ο ρυθμός εξάτμισης μειώθηκε ελάχιστα.

«Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η MMS έχει μεγάλο δυναμικό στην ταυτόχρονη παραγωγή γλυκού νερού και στην εξαγωγή βορίου από θαλασσινό ή υφάλμυρο νερό», δήλωσε ο Fan Zhimin, επικεφαλής του ερευνητικού έργου, προσθέτοντας ότι η ομάδα θέλει να συνεχίσει να αξιολογεί το κόστος και την επεκτασιμότητα της τεχνολογίας για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.

Hua Yu (Σύμφωνα με το SCMP)

Πηγή: https://vtcnews.vn/trung-quoc-chiet-xuat-nhien-lieu-vu-khi-sieu-thanh-tu-nuoc-bien-ar992127.html