Dzisiaj przyjrzymy się kolejnemu wynalazkowi naukowców. Jest nim specjalny rodzaj filtra, którego zadaniem jest wyłapywanie szkodliwego dwutlenku węgla. To kolejny wynalazek, który pokazuje, że drukowanie 3D może realnie wpłynąć na poprawę środowiska naturalnego.

Specjalny rodzaj filtra o większej wydajności

Urządzenie, któremu się dzisiaj przyjrzymy, to absorber gazów cieplarnianych, który został wyposażony w zintegrowany wymiennik ciepła. Zadaniem tego filtra jest wyłapywanie cząsteczek CO2 zawartych w spalinach. Konwencjonalne systemy wykorzystują do tego specjalne dodatki chemiczne, takie jak MEA (monoetanoloamina) oraz inne roztwory aminowe. Wchodzą one w reakcję z gazami, a następnie wytrącają z nich szkodliwe cząsteczki. Niestety, ten proces chemiczny dodatkowo zwiększa temperaturę spalin, co znacząco obniża wydajność całego systemu. Dlatego też badacze z Departamentu Energii w Narodowym Laboratorium Oak Ridge (ORNL) postanowili zaprojektować swój własny absorber, który w środku będzie posiadać wbudowany wymiennik ciepła.

Urządzenie to ma średnicę wynoszącą 8 cali (nieco ponad 20cm) i jest umieszczone w kolumnie o wysokości jednego metra wykonanej ze stali nierdzewnej. To właśnie do tej „rury” trafiają spaliny, z których próbuje się wytrącić jak najwięcej dwutlenku węgla. Absorber ORNL oprócz swoich właściwości filtrujących pełni funkcję radiatora, który znacząco obniża temperaturę gazów. Pozwoliło to osiągnąć szczytową wydajność filtracji wyższą o 20% w porównaniu do tradycyjnych systemów. Naukowcy w swoim badaniu odnotowali też, że niezależnie od warunków pracy, wzrost wydajności wynosił zazwyczaj między 2,2% a 15,5%.

Absorber zamontowany w kolumnie – źródło ORNL

Do akcji wkracza druk 3D

Dlaczego zatem to urządzenie zostało wydrukowane w technologii 3D, a nie wyprodukowane przy pomocy tradycyjnych metod? Głównym powodem, podobnie jak w przypadku ogniw paliwowych oraz mini robotów, o których pisaliśmy wcześniej, jest dużo wyższa dokładność drukarek 3D od klasycznych metod odlewniczych. Jak podkreśla Xin Sun z ORNL:

“Przed projektem naszego urządzenia wydrukowanego w technologii 3D zastosowanie koncepcji wymiennika ciepła w kolumnie absorbującej CO2 było zadaniem niezwykle trudnym ze względu na złożoną geometrię jej elementów. Dzięki drukowi 3D wymiennik masy oraz wymiennik ciepła mogą znajdować się w jednym, wielozadaniowym urządzeniu”.

Costas Tsouris, Xin Sun oraz Eduardo Miramontes podczas prezentacji ich wynalazku – źródło ORNL

Wynalazek ORNL został wydrukowany z aluminium ze względu na łatwość druku, wysoki współczynnik przewodnictwa cieplnego oraz dużą wytrzymałość strukturalną. Naukowcy podkreślają jednak, że urządzenie to może być także produkowane z wielu innych materiałów, takich jak inne stopy metali czy polimery o wysokiej termoprzewodności.

“Sukces tego urządzenia wydrukowanego w technologii 3D oferuje niespotykane wcześniej możliwości w dalszym zwiększaniu wydajności absorbcji dwutlenku węgla, a także w praktyce demonstruje [sens] naszej koncepcji” – dodaje Xin Sun.