Der experimentelle Plasma-Generator bietet den Weg für eine bessere Nutzung von Deponiegas als Energieträger.

Das aus Deponien freigesetzte Methangas ist seit langem ein Thema für alternative Energien. Ein Problem ist jedoch, dass Deponiegase zahlreiche Schadstoffe enthalten, wie z.B. flüchtige Methylsiloxane, deren Kieselsäureablagerungen die Erdgasgeneratoren bei der Verbrennung besonders beanspruchen. Eine Gruppe hat eine vielversprechende neue Anwendung der Plasmatechnologie gezeigt, die in der Lage ist, solche Verbindungen zu entfernen.

Forscher der University of South Carolina in Kolumbien haben ein experimentelles Plasmagerät gezeigt, das in der Lage ist, Gasproben von D4, einem der häufigsten Siloxane, zu reinigen. Auf der Grundlage einer Technik zur Erzeugung von Plasma, der sogenannten dielektrischen Barrierenentladung, konnte die Gruppe die Menge der D4-Proben nach der Behandlung mit einem Helium-basierten Plasma signifikant reduzieren.

Die Ergebnisse deuten auf ein neues Lösungspotenzial für die Aufnahme von siloxanreichem Deponiegas hin. Sie werden auf der American Physical Society 71st Annual Gaseous Electronics Conference und der 60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics vorgestellt, die am 5. und 9. November im Oregon Convention Center in Portland stattfindet.

„Dies ist das erste Mal, dass dielektrische Barrierenentladung verwendet wurde, um flüchtige organische Silikatverbindungen zu entfernen“, sagt Malik Tahiyat, einer der an der Studie beteiligten Forscher. „In unserem Fall gibt es keine Wartezeit, bis man es entfernt oder Material, das nach einer gewissen Zeit entsorgt werden muss.“

Silikate erodieren die Motoren, die die Stromerzeugung aus Erdgas antreiben, und erfordern eine besonders aufwendige Wartung. Die meisten gängigen Methoden zur Entfernung aus sauberem, brennendem Methan, wie Kohlefilter und Kieselgel, leiden unter Leistungseinbußen und können kostspielig in der Wiederverwendung sein.

Die Gruppe schuf ein dielektrisches Barrierenentladungsplasma, um D4 inert zu machen, indem sie es aus der Gasphase heraus polymerisierte. Heliumgas wurde durch flüssiges Siloxan geblasen, das dann durch einen rohrförmigen dielektrischen Barrierenentladungsplasmareaktor geleitet wird.

Proben, die mit elektrischen Entladungen behandelt wurden, wurden mit Proben verglichen, die es nicht waren. Gaschromatographie-Massenspektrometrie und Kernspinresonanztechniken wurden eingesetzt, um die Menge und Identität der Produkte aus den Plasmareaktionen zu bewerten.

Je nachdem, wie lange das Helium mit D4 dem Plasma ausgesetzt war, wurden bis zu 85 Prozent des D4 in entfernbare Ablagerungen von Siliziumverbindungen umgewandelt, was bestätigt, dass das Silizium aus dem Gasgemisch entfernt wurde.

„Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass Plasma Siloxan erfolgreich entfernen kann“, sagt Shamia Hoque, eine weitere an der Studie beteiligte Forscherin. „Wenn sie entfernt wird, kommt sie in einer Form heraus, die nicht wieder in die Abfallversorgung gelangen würde, was ein Problem mit den anderen Ansätzen ist.“

Tanvir Farouk, ein dritter Forscher, der an der Studie beteiligt war, sagte, dass die Gruppe hofft, das laborbasierte System mit der Hoffnung zu verbessern, es eines Tages zu einem kommerziell nutzbaren Produkt auszubauen.

Mehr Informationen:
Präsentation #ET4.9, „Entfernung von Siloxanen aus Deponiegasen mit der Anwendung von dielektrischem Barrierenentladungsplasma“, von Malik Tahiyat, Nouf Abbas, Tanvir Farouk und Shamia Hoque, wird Dienstag, 6. November, 11:45 Uhr im Oregon Convention Center Room sein: A107-A109. Zusammenfassung: Meetings.aps.org/Meeting/GEC18/Session/ET4.9

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