ТЕПЛИЦЫ И ПАРНИКИ


ТЕПЛИЦЫ И ПАРНИКИ

Выбор теплицы

Основные типы теплиц

Основные типы конструкций

Отдельно стоящие теплицы

Примыкающие теплицы

Парники

Теплые и холодные парники

ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ ТЕПЛИЦЫ,
ЕЕ РАЗМЕРА И
ВНУТРЕННЕЙ ПЛАНИРОВКИ

Выбор места для теплицы

Определение размеров теплицы

Планировка помещения теплицы

Конструкция входной двери

МИКРОКЛИМАТ В ТЕПЛИЦЕ
И КОНТРОЛЬ ЗА НИМ

Вода в теплице

Освещение и электричество в теплице

Системы охлаждения, обогрева и вентилирования

Контроль за микроклиматом в теплице летом

Управление микроклиматом в зимнее время

Гидропоника

Инсектициды в теплице

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕПЛИЦЫ

Дерево как строительный материал

Обшивка теплицы

Внешняя обшивка теплицы

Другие материалы для каркаса теплицы

Теплоизоляция теплицы

Гидроизоляция теплицы

Двери теплицы

Альтернативные строительные материалы

Покраска теплицы

ПОКРЫТИЕ ТЕПЛИЦЫ

Прохождение света

Материалы покрытий теплицы

Герметики и герметизирующие прокладки

ФУНДАМЕНТ И ПОЛ ТЕПЛИЦЫ

Типы фундаментов

Типы полов

Изготовление бетонного фундамента и плиты

Сооружение блочного фундамента

Сооружение фундамента сухой кладки

Сооружение кирпичного фундамента

Сооружение каменного фундамента

Сооружение деревянного фундамента

МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Сооружение сборной теплицы

Сооружение самодельной теплицы

Методы строительства с использованием стандартных пиломатериалов

Конструкционные детали теплицы

Установка покрытия

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, САНТЕХНИКА, ОБОГРЕВ

Монтаж электрической сети

Монтаж водопровода

Установка системы обогрева

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ ТЕПЛИЦ

Стеллажи для растений

Полки и грядки

Инструменты и оборудование

Камера для проращивания семян

Стеллаж для выращивания рассады

Стол для пересаживания растений

Места для хранения

Рабочая одежда

Средства борьбы с насекомыми

ПРОЕКТЫ ТЕПЛИЦ

Традиционная теплица

Утепленная теплица

Теплица с наклонными стенами

Теплица со стрельчатыми арками

Примыкающая теплица

Теплица на сваях или на помосте

Арочная или туннелеобразная теплица

Оконная тепличка

Теплица-кладовая

Универсальный парник

Стол для пересаживания растений

Дым в теплице последствия


Углекислый газ нужен растениям так же, как людям кислород

О том, что тесто поднимается на дрожжах, знают все. На самом же деле оно растет благодаря углекислому газу, который образуется при разложении сахара. При разложении органики также выделяется углекислый газ. И он нужен растениям точно так же, как нам кислород. Ведь этот газ участвует в фотосинтезе и стимулирует раннее и более активное цветение, повышает устойчивость к болезням и вредителям, увеличивает плодоношение. Словом, без углекислого газа растениям нет жизни. Поэтому очень важно, чтобы он постоянно поступал к ним. Его даже называют удобрением. Углерод в его составе — один из важнейших питательных элементов.

При подкормке овощных культур углекислым газом повышается их урожайность.

К слову, настоящий золотой век для растений был несколько миллионов лет тому назад — в эпоху динозавров. Тогда на планете было намного теплее. И, что немаловажно, концентрация углекислого газа в воздухе атмосферы была как минимум в 4 раза выше, чем сейчас.

Европейские овощеводы рассматривают подкормку углекислым газом в период выращивания растений — от появления всходов до прекращения вегетации — как обязательный элемент современной интенсивной технологии выращивания томата, огурца и сладкого перца. Дефицит СО2 — даже более

серьезная проблема, чем дефицит элементов минерального питания. Из воды и углекислого газа растение в среднем синтезирует 94% массы сухого вещества, остальные же 6% получает из минеральных удобрений!

В теплице площадью 1 сотка в воздухе содержится около 200 г углекислого газа. Весной и летом, во время активной вегетации, этого явно недостаточно. Огурцы, например, за 1 час «выкачивают» из воздуха 500 г СО2, а за весь световой день — до 7 кг. Чем больше поверхность листьев и ярче освещение, тем заметнее возрастает дефицит углекислого газа. И его концентрация существенно снижается к полудню. Меньше СО2 — ниже и скорость фотосинтеза. Поэтому, чтобы быть с урожаем, надо повышать его уровень. В замкнутом пространстве (будь то теплица или парник) вполне возможно создать спе-цифическую атмосферу, «добавив» СО2.

Главный естественный источник углекислого газа для растений — воздух. И открывание форточек — простейший способ его подачи. Ночное дыхание растений также наполняет парник газом.

Получают они углекислоту и из грунта. Здесь большую роль играют органические удобрения, вносимые в землю. Чем энергичнее почвенные микроорганизмы, тем активнее разлагается органика. И соответственно тем больше углекислого газа выделяется в припочвенный слой воздуха. Но этого все равно мало — лишь четвертая часть от их суточной потребности, которая образуется в результате разложения содержащихся в ней органических веществ, дыхания корней и микроорганизмов. Органика не только возвращает в почву макро- и микроэлементы, но и обеспечивает растения тем, что не могут дать минеральные удобрения — щедрой порцией углекислого газа.


Этот метод — универсальный как для закрытого, так и для открытого грунта. Но, несмотря на всю пользу такой органической подкормки, есть у нее и свой минус. Сразу после набивки парников биотопливом повышается до опасных пределов концентрация не только С02, но и аммиака. В первые 30 дней в теплице его содержится в 56 раз больше, чем в наружном воздухе. Поэтому рассаду в нее надо высаживать как минимум спустя неделю и только после хорошего проветривания.

Также полезно мульчировать почву компостом, перегноем или другой органикой. После ее разложения активно выделяется СО2. И с поверхности почвы питание поступает в глубь ее, где обитают микроорганизмы, вырабатывающие гумус.

Особенно важна мульча из перегноя для грядок, разбитых на новых неокультуренных участках. Огурцы, укроп и некоторые другие, особенно чувствительные к корневым гнилям, культуры хорошо растут на грядах с мульчей из перегноя. Также углекислый газ выделяется в процессе брожения коровяка.


Заполните емкость на 10% свежим навозом, залейте водой и оставьте бродить, наполняя теплицу углекислым газом. А когда раствор «закипит», его можно будет использовать как азотное удобрение, разбавляя водой 1:10. Можно еще добавить 1 л золы: так подкормка получится еще «вкуснее» и полезнее. Остатки органики — на компостную кучу, а в емкость — новую порцию. Безотходное производство.

Эффективность подобного метода подтверждают и практики. Достоверно известно, что в конце ХIХ века в Тимирязевской сельскохозяйственной академии два года безуспешно пытались вырастить зимой огурцы. Не помогали никакие научно обоснованные приемы — ни регуляция температуры, ни дополнительное освещение. Тогда пригласили огородника из Клина, специализировавшегося на выращивании парниковых огурцов. Ему предложили вырастить в теплицах академии огурцы для себя, но при условии, что он разрешит перенять его технологию. Результат превзошел все ожидания. Секрет же оказался очень прост: клинские огородники ставили в своих теплицах бочки с навозом, разбавленным водой. При брожении этой жижи выделялся углекислый газ, который и совершал «чудо».

Позже экспериментально было установлено, что при непрерывном удобрении огурцов углекислотой в течение светового дня достигается максимальная (54%) величина прироста веса зеленцов.

Огурцам надо больше углекислого газа, чем томатам или фасоли. А вот при выращивании грибов надо учитывать, что СО2 угнетает развитие грибницы, поэтому помещение нужно чаще проветривать, чтобы снизить концентрацию газа. 
Еще один способ получения углекислого газа — брожение крапивы. Для этого емкость на треть наполняют травой (свежей или сушеной) и заливают водой. В течение двух недель смесь ежедневно перемешивают для выхода CO2. А чтобы устранить неприятный запах, в настой можно добавить валериану (1 — 2 ветки) или сверху присыпать его пылью. Перебродившая же крапива — отличная подкормка.

Другой источник углекислого газа — спиртовое брожение. Некоторые садоводы для насыщения воздуха углекислотой между растениями в теплице ставят емкости с забродившими напитками или брагой. А чтобы запахи не были такими резкими, емкости с суслом ставят (как в виноделии) на водяной затвор.

Много углекислого газа, который необходим растениям, выделяют и животные. Поэтому, если в хозяйстве есть ферма, смело пристраивайте к ней теплицу. Но так, чтобы у этих двух помещений была одна общая стена. Подобным образом поступил владелец семейного ЛПХ «Экофония» Николай Матрунчик, соединив общей фрамугой летний перепелятник и теплицу. В итоге пернатые получают кислород, а растения — так необходимый им углекислый газ. Пристенные теплички возле курятника есть и у бизнес-аналитика Андрея Титова на хуторе под Раковом. В них из птичника сделан проход, через который в сезон поступает нужный растениям газ. А поздней осенью и зимой уже куры греются в теплице, копаясь там и заодно удобряя почву.

Доступный, хотя и не очень эффективный источник углекислоты — питьевая газированная вода: в 1 л ее растворено примерно 6 — 8 г углекислого газа. Можно использовать и сухой лед. Ведь он — не что иное, как холодный твердый СО2. Нагреваясь, он выделяет в воздух углекислый газ.

Готовое решение газовой проблемы — минеральный комплекс «Парник»: новое слово в выращивании овощей в закрытом грунте. О нем мне рассказала руководитель минского центра природного земледелия «Сияние» Лидия Петрова. Комплекс — это всего лишь небольшая таблетка. Все, что необходимо, — завернуть ее в бумагу (для лучшего возгорания) и сжечь в железной емкости. В ведре, к примеру. Это необходимо для безопасности: длина пламени достигает 15 см, а температура горения — более 1.500 градусов. Несмотря на то что таблетка горит 30 — 40 секунд, она выделяет большое количество дыма. После ее поджигания нужно быстро выйти из теплицы и плотно закрыть двери, чтобы снизить потери полезного газа. Входить внутрь строения можно не раньше чем через 2 часа.

 — Одной таблетки, — делится опытом Лидия, — достаточно на 35 — 42 кв. м. В начале сезона достаточно сжигать одну в неделю, а во время созревания плодов — в 4 — 5 дней.

Полезные микроэлементы (бор, кальций, калий, железо, цинк, медь, марганец, молибден), содержащиеся в дыме при сжигании таблетки, повышают иммунитет растений. Плюс этого минерального комплекса еще и в том, что он не увеличивает влажность воздуха внутри теплицы. А это значит, что не могут развиваться и грибковые болезни.

Очень высокий уровень углекислого газа может вызвать головокружение или нарушить координацию. Его переизбыток также токсичен и для тепличных вредителей — белокрылки и паутинного клеща.
Заметно ускоряет появление плодов и повышает урожайность окуривание теплицы или парника тлеющими головешками. Как только у ростков появляются первые листья, в помещение можно (да и надо!) пустить газ. Но — внимание! — самим заходить в теплицу можно только дня через два-три. Угарный газ опасен: при дыхании он попадает в кровь и отравляет организм. Углекислый газ усваивается растениями тем лучше, чем больше на листе устьиц и чем лучше они раскрыты. Количество же устьиц и их проводимость зависит от освещения и влажности воздуха. Поэтому, если решили повысить концентрацию углекислого газа в теплице, позаботьтесь об ее освещении.

Не менее, чем количество газа, важно и время его подачи. Первую подкормку в течение дня лучше провести утром, примерно через 2 часа после восхода солнца. Именно в утренние часы фотосинтез протекает наиболее активно. И соответственно растения лучше поглощают газ. Вторую подкормку делают вечером, за 2 часа до захода солнца. Поскольку в темноте фотосинтез не протекает, то в ночное время углекислый газ и не нужен.

То, что углекислый газ работает, видно невооруженным глазом. На грядках с рассыпанным слоем перегноя заметно лучше растут растения. Да и рядом с компостной кучей или у бочки с настоем лучше и пышнее растительность, гуще и деревья. В целом же подкормки углекислым газом всегда повышают общую урожайность культур на 15 — 40%, увеличивая количество и массу плодов, и ускоряют их созревание на 5 — 8 дней. И это при неизменном уровне затрат на минеральное питание, орошение и защиту.

[email protected]

Последствия повышения температуры парникового эффекта | CCS | Изменение климата | Открывая геологию

Прогнозирование последствий глобального потепления - одна из самых сложных задач для мировых исследователей климата. Это связано с тем, что естественные процессы, вызывающие дождь, град и снежные бури, повышение уровня моря и другие ожидаемые эффекты глобального потепления, зависят от множества различных факторов. Также сложно предсказать размер выбросов парниковых газов в ближайшие десятилетия, так как это в значительной степени определяется политическими решениями и технологическими прорывами.Как это может повлиять на Европу?

Многие эффекты глобального потепления хорошо задокументированы, а наблюдения из реальной жизни согласуются с более ранними прогнозами.

Эффекты, которые можно предсказать, включают:

Еще больше засух и наводнений

Избыточный водяной пар в атмосфере снова выпадает в виде дополнительного дождя, который может вызвать наводнения в других местах мира.

Когда становится теплее, испарение с суши и моря увеличивается.Это может вызвать засуху в тех регионах мира, где повышенное испарение не компенсируется увеличением количества осадков.

В некоторых регионах мира это приведет к неурожаю и голоду, особенно в районах с уже высокими температурами. Избыточный водяной пар в атмосфере снова выпадет в виде дополнительного дождя, который может вызвать наводнения в других местах мира.

Меньше льда и снега

Города и деревни, зависящие от талой воды из горных районов, могут пострадать от засухи и отсутствия бытового водоснабжения.

В настоящее время ледники во всем мире быстро сокращаются. Кажется, что лед тает быстрее, чем предполагалось ранее. В районах, которые зависят от талой воды из горных районов, это может вызвать засуху и отсутствие водоснабжения для бытовых нужд.

По данным IPCC, до шестой части населения мира проживает в районах, которые пострадают от сокращения талых вод.

Больше инцидентов с экстремальной погодой

Более теплый климат, вероятно, вызовет большее количество волн тепла, более сильных дождей, а также увеличение количества и / или силы штормов.

Повышение уровня моря

Ожидается, что к концу века некоторые островные государства Тихого океана будут частично или полностью затоплены.

Уровень моря поднимается из-за таяния льда и снега, а также из-за теплового расширения моря (вода расширяется при нагревании). Области, которые сейчас находятся чуть выше уровня моря, могут оказаться затопленными.

Например, ожидается, что к концу века некоторые островные государства Тихого океана будут частично или полностью затоплены.Пострадают прибрежные и мелководные морские растения и животные, например мангровые заросли и коралловые рифы.

В странах с обширными прибрежными низменностями возникнет двойной риск наводнений в реках и прибрежных наводнений, что приведет к сокращению площади для проживания и работы. Потребуется усиление береговой обороны и строительство речных дамб. Увеличение стоячей воды может позволить большему количеству насекомых, таких как комары, и болезней, распространяемых насекомыми, таких как болезнь Лайма.

Последние встречи ученых (Саммит по изменению климата 2009 г., Копенгаген (COP15) предполагают, что последствия повышения температуры, вызванные парниковым эффектом, могут быть более серьезными, чем предполагалось ранее.

.

Выбросы парниковых газов: причины и источники

За борьбой против глобального потепления и изменения климата стоит увеличение количества парниковых газов в нашей атмосфере. Парниковый газ - это любое газообразное соединение в атмосфере, которое способно поглощать инфракрасное излучение, тем самым улавливая и удерживая тепло в атмосфере. Увеличивая тепло в атмосфере, парниковые газы вызывают парниковый эффект, который в конечном итоге приводит к глобальному потеплению.

Солнечная радиация и «парниковый эффект»

Глобальное потепление - не новое понятие в науке.Основы этого явления были разработаны более века назад Сванте Аррениусом в 1896 году. Его статья, опубликованная в Philosophical Magazine и Journal of Science, была первой, в которой количественно определен вклад углекислого газа в то, что ученые теперь называют «теплицей». эффект ".

Парниковый эффект возникает из-за того, что солнце бомбардирует Землю огромным количеством излучения, которое поражает атмосферу Земли в виде видимого света, а также ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК) и других типов излучения, невидимых для человеческого глаза. .Около 30 процентов излучения, падающего на Землю, отражается обратно в космос облаками, льдом и другими отражающими поверхностями. По данным НАСА, оставшиеся 70 процентов поглощаются океанами, землей и атмосферой.

Поглощая радиацию и нагреваясь, океаны, суша и атмосфера выделяют тепло в виде теплового инфракрасного излучения, которое выходит из атмосферы в космос. По данным НАСА, баланс между входящей и исходящей радиацией поддерживает общую среднюю температуру Земли на уровне 59 градусов по Фаренгейту (15 градусов по Цельсию).

Этот обмен входящей и исходящей радиацией, которая нагревает Землю, называется парниковым эффектом, потому что парниковый эффект работает примерно так же. Поступающее УФ-излучение легко проходит через стеклянные стены теплицы и поглощается растениями и твердыми поверхностями внутри. Однако более слабое ИК-излучение с трудом проходит через стеклянные стены и задерживается внутри, нагревая теплицу.

Как парниковые газы влияют на глобальное потепление

Газы в атмосфере, которые поглощают радиацию, известны как «парниковые газы» (иногда сокращенно ПГ), потому что они в значительной степени ответственны за парниковый эффект.Парниковый эффект, в свою очередь, является одной из основных причин глобального потепления. По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), наиболее важными парниковыми газами являются водяной пар (h3O), диоксид углерода (CO2), метан (Ch5) и закись азота (N2O). «Хотя кислород (O2) является вторым по содержанию газом в нашей атмосфере, O2 не поглощает тепловое инфракрасное излучение», - сказал Майкл Дейли, доцент кафедры экологических наук в колледже Ласелл в Массачусетсе.

Хотя некоторые утверждают, что глобальное потепление - это естественный процесс и что парниковые газы присутствовали всегда, количество газов в атмосфере за последнее время резко возросло.До промышленной революции содержание CO2 в атмосфере колебалось от 180 частей на миллион (частей на миллион) во время ледниковых периодов до 280 частей на миллион в теплые межледниковые периоды. Однако после промышленной революции количество CO2 увеличивалось в 100 раз быстрее, чем увеличивалось после окончания последнего ледникового периода, по данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).

Фторированные газы, то есть газы, к которым был добавлен элемент фтор, включая гидрофторуглероды, перфторуглероды и гексафторид серы, образуются в ходе промышленных процессов и также считаются парниковыми газами.Хотя они присутствуют в очень малых концентрациях, они очень эффективно улавливают тепло, что делает их газами с высоким «потенциалом глобального потепления» (ПГП).

Хлорфторуглероды (ХФУ), которые когда-то использовались в качестве хладагентов и аэрозольных пропеллентов, пока они не были выведены из обращения в соответствии с международным соглашением, также являются парниковыми газами.

На степень влияния парникового газа на глобальное потепление влияют три фактора:

  • Его концентрация в атмосфере.
  • Как долго он остается в атмосфере.
  • Его потенциал глобального потепления.

Углекислый газ оказывает значительное влияние на глобальное потепление, отчасти из-за его большого количества в атмосфере. По данным EPA, в 2016 году выбросы парниковых газов в США составили 6 511 миллионов метрических тонн (7 177 миллионов тонн) эквивалента углекислого газа, что равняется 81 проценту всех парниковых газов антропогенного происхождения, что на 2,5 процента меньше, чем годом ранее. Кроме того, CO2 остается в атмосфере в течение тысяч лет.

Однако, по данным EPA, метан примерно в 21 раз эффективнее поглощает излучение, чем CO2, что дает ему более высокий рейтинг GWP, хотя он остается в атмосфере всего около 10 лет.

Источники парниковых газов

Некоторые парниковые газы, такие как метан, образуются в результате сельскохозяйственных работ, включая навоз домашнего скота. Другие, такие как CO2, в основном являются результатом естественных процессов, таких как дыхание, и сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ.

Согласно исследованию, опубликованному Университетом Дьюка, второй причиной выброса CO2 является вырубка лесов. Когда деревья убивают для производства товаров или тепла, они выделяют углерод, который обычно сохраняется для фотосинтеза.Согласно Глобальной оценке лесных ресурсов 2010 года, в результате этого процесса в атмосферу ежегодно попадает около миллиарда тонн углерода.

Лесное хозяйство и другие методы землепользования могут компенсировать некоторые из этих выбросов парниковых газов, согласно EPA.

«Пересадка помогает уменьшить накопление углекислого газа в атмосфере, поскольку растущие деревья поглощают углекислый газ посредством фотосинтеза», - сказал Дейли Live Science. «Однако леса не могут улавливать весь углекислый газ, который мы выбрасываем в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, и сокращение выбросов ископаемого топлива по-прежнему необходимо, чтобы избежать накопления в атмосфере.«

Во всем мире выбросы парниковых газов являются источником серьезной озабоченности. По данным НАСА, с начала промышленной революции до 2009 года уровень CO2 в атмосфере увеличился почти на 38 процентов, а уровень метана - на колоссальные 148 процентов. , и большая часть этого увеличения пришлась на последние 50 лет. Из-за глобального потепления 2016 год был самым теплым годом за всю историю наблюдений, а 2018 год станет четвертым из самых теплых лет, 20 из самых жарких лет за всю историю наблюдений пришли после 1998 года. , по данным Всемирной метеорологической организации.

«Наблюдаемое нами потепление влияет на атмосферную циркуляцию, которая влияет на характер осадков во всем мире», - сказал Йозеф Верне, доцент кафедры геологии и планетологии Университета Питтсбурга. «Это приведет к большим экологическим изменениям и вызовам для людей во всем мире».

Будущее нашей планеты

Если нынешние тенденции сохранятся, ученые, правительственные чиновники и растущее число граждан опасаются, что наихудшие последствия глобального потепления - экстремальные погодные условия, повышение уровня моря, исчезновение растений и животных, закисление океана, серьезные изменения климата и беспрецедентные социальные потрясения - неизбежны.

В ответ на проблемы, вызванные глобальным потеплением из-за парниковых газов, правительство США в 2013 году разработало план действий по борьбе с изменением климата. А в апреле 2016 года представители 73 стран подписали Парижское соглашение, международный пакт по борьбе с изменением климата путем инвестирования в устойчивое низкоуглеродное будущее в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). США были включены в число стран, которые согласились с соглашением в 2016 году, но начали процедуру выхода из Парижского соглашения в июне 2017 года.

По данным EPA, выбросы парниковых газов в 2016 году были на 12 процентов ниже, чем в 2005 году, отчасти из-за значительного сокращения сжигания ископаемого топлива в результате перехода на природный газ из угля. Более теплые зимние условия в те годы также уменьшили потребность многих домов и предприятий в повышении температуры.

Исследователи во всем мире продолжают работать над поиском способов снижения выбросов парниковых газов и смягчения их последствий. По словам Дины Лич, доцента биологических и экологических наук в Университете Лонгвуд в Вирджинии, одно из возможных решений, которое изучают ученые, - это высосать углекислый газ из атмосферы и закопать его под землей на неопределенное время.

«Что мы можем сделать, так это минимизировать количество углерода, которое мы помещаем туда, и, как результат, минимизировать изменение температуры», - сказал Лич. «Однако окно действий быстро закрывается».

Дополнительные ресурсы :

Эта статья была обновлена ​​3 января 2019 г. участницей Live Science Рэйчел Росс.

.

Биологически вдохновленная мембрана очищает угольный дым от парниковых газов

Сотрудник Sandia National Laboratories и профессор регентов Университета Нью-Мексико Джефф Бринкер возглавил работу по разработке недорогого мемзима, способного избавлять угольный дым от углекислого газа, наиболее распространенного парникового газа. Предоставлено: Рэнди Монтойя.

Биологически вдохновленная мембрана, предназначенная для почти полного очищения от углекислого газа из дыма угольных электростанций, была разработана учеными из Sandia National Laboratories и Университета Нью-Мексико.

Запатентованная работа, о которой недавно сообщалось в Nature Communications , заинтересовала энергетические компании, которые хотели бы значительно и недорого сократить выбросы двуокиси углерода, одного из самых распространенных парниковых газов, и изучить другие возможные применения изобретения.

Мемзим соответствует стандартам Министерства энергетики, улавливая 90 процентов производимого электростанциями углекислого газа по относительно низкой цене в 40 долларов за тонну.

Исследователи называют мембрану «мемзимом», потому что она действует как фильтр, но почти насыщена ферментом, карбоангидразой, который в течение миллионов лет вырабатывался живыми клетками для эффективного и быстрого избавления от углекислого газа.

«На сегодняшний день удаление углекислого газа из дыма было чрезмерно дорогостоящим с использованием толстых, твердых полимерных мембран, доступных в настоящее время», - говорит Джефф Бринкер, научный сотрудник Sandia, профессор регентов Университета Нью-Мексико и ведущий автор статьи.

«Наш недорогой метод следует примеру природы в использовании мембраны на водной основе толщиной всего 18 нанометров, которая включает в себя природные ферменты для улавливания 90 процентов выделяемого углекислого газа. (Нанометр составляет примерно 1/700 диаметра человеческого волоса. ) Это почти на 70 процентов лучше, чем существующие коммерческие методы, и это делается за небольшую часть стоимости ».

Угольные электростанции являются одними из крупнейших производителей энергии в Соединенных Штатах, но некоторые критиковали их за выброс в атмосферу большего количества углекислого газа, чем при любой другой форме производства электроэнергии.Тем не менее, сжигание угля в Китае, Индии и других странах означает, что одно лишь воздержание США вряд ли решит мировые климатические проблемы.

Но, говорит Бринкер, «возможно, технология сделает это».

Формирование устройства начинается с процесса сушки, называемого самосборкой под действием испарения, который впервые был разработан в Sandia компанией Brinker 20 лет назад и представляет собой самостоятельную область исследований.

Конструкция ферментативной жидкой мембраны и механизм улавливания и отделения диоксида углерода.Мембрана Sandia / University of New Mexico изготавливается путем образования мезопор диаметром 8 нанометров. Благодаря осаждению атомного слоя и обработке кислородной плазмой мезопоры кремнезема сконструированы так, чтобы быть гидрофобными, за исключением области глубиной 18 нм на поверхности пор, которая является гидрофильной. Благодаря капиллярной конденсации ферменты карбоангидразы и вода самопроизвольно заполняют гидрофильные мезопоры, образуя массив стабилизированных ферментов с эффективной концентрацией, более чем в 10 раз превышающей концентрацию, достижимую в растворе.Они катализируют улавливание и растворение диоксида углерода на поверхности выше по потоку и регенерацию диоксида углерода на поверхности ниже по потоку. Высокая концентрация фермента и короткий путь диффузии максимизируют эффективность захвата и поток. Предоставлено: Sandia National Laboratories.

Эта процедура создает плотно упакованный массив нанопор диоксида кремния, предназначенный для размещения фермента карбоангидразы и поддержания его стабильности. Это делается в несколько этапов. Сначала массив, который может иметь длину 100 нанометров, обрабатывается методом, называемым осаждением атомного слоя, чтобы сделать поверхность нанопор водоотталкивающей или гидрофобной.За этим следует обработка кислородной плазмой, которая перекрывает водоотталкивающую поверхность, чтобы сделать нанопоры водолюбивыми или гидрофильными, но только на глубину 18 нанометров. Раствор фермента и воды самопроизвольно заполняется и стабилизируется в водолюбивой части нанопор. Это создает мембраны из воды толщиной 18 нанометров с концентрацией карбоангидразы в 10 раз больше, чем в водных растворах, производимых на сегодняшний день.

Раствор, находящийся дома в водоотталкивающем чехле, стабилен.Но из-за способности фермента быстро и избирательно растворять углекислый газ каталитическая мембрана способна улавливать подавляющее большинство молекул углекислого газа, которые сталкиваются с ней из поднимающегося облака угольного дыма. Зацепленные молекулы затем быстро проходят через мембраны, движимые исключительно естественным градиентом давления, вызванным большим количеством молекул углекислого газа на одной стороне мембраны и их сравнительным отсутствием на другой.В ходе химического процесса газ на короткое время превращается в угольную кислоту, а затем в бикарбонат, после чего сразу выходит в виде углекислого газа. Газ может быть получен с 99-процентной чистотой - настолько чистым, что его могут использовать нефтяные компании для добычи полезных ископаемых. Остальные молекулы беспрепятственно проходят мимо поверхности мембраны. Фермент можно использовать повторно, и, поскольку вода служит средой, а не актором, в замене не требуется.

Нанопоры высыхают в течение длительного времени из-за испарения.Это будет проверяться водяным паром, поднимающимся из нижних водяных бань, уже установленных на электростанциях, чтобы сократить выбросы серы. А ферменты, поврежденные в результате использования с течением времени, можно легко заменить.

Бринкер говорит: «Очень высокая концентрация карбоангидразы, наряду с тонкостью водного канала, приводит к очень высокому потоку углекислого газа через мембрану. Чем больше концентрация карбоангидразы, тем больше поток. Чем тоньше мембрана, тем больше поток. тем больше поток ».

Мембрана в дымоходе электростанции похожа на каталитический нейтрализатор в автомобиле, - предполагает Бринкер.Мембраны располагались бы на внутренней поверхности трубки, устроенной в виде сот. Дымовой газ будет проходить через трубку с заделанной мембраной трубкой, а газовый поток, не содержащий диоксида углерода, будет выходить за пределы труб. Изменение длины и диаметра трубки оптимизирует процесс извлечения диоксида углерода.

«Энергетические компании и нефтегазовые компании проявили интерес к оптимизации газовых фильтров для конкретных условий», - говорит Сьюзан Ремпе, исследователь и соавтор Sandia, которая предложила и разработала идею добавления углекислого ангидразы в водный раствор для улучшения скорость, с которой углекислый газ может поглощаться мембраной и высвобождаться из нее.«Фермент может катализировать растворение миллиона молекул углекислого газа в секунду, значительно повышая скорость процесса. Благодаря промышленной оптимизации мемзим может сделать производство электроэнергии дешевым и экологически чистым», - говорит она.

Процесс разделения может увеличить количество топлива, полученного за счет увеличения нефтеотдачи с использованием двуокиси углерода, закачиваемой в существующие резервуары.

Немного другой фермент, используемый в том же процессе, может превращать метан - еще более мощный парниковый газ - в более растворимый метанол для удаления, говорит она.

Предварительная очистка промышленными скрубберами означает, что поднимающийся дым будет достаточно чистым, чтобы существенно не ухудшить эффективность мембран, говорит профессор Университета Нью-Мексико и соавтор статьи Ин-Бинг Цзян, который придумал и развил идею использования водянистых мембран на основе процессы человеческого тела по выделению углекислого газа. Мембраны эффективно работали в лабораторных условиях в течение нескольких месяцев.

Эта процедура также может изолировать углекислый газ на космическом корабле, отмечают авторы, потому что мембраны работают при температуре окружающей среды и управляются исключительно химическими градиентами.


Мыльные пузыри для улавливания углекислого газа
Дополнительная информация: Yaqin Fu et al. Ультратонкая ферментативная жидкая мембрана для отделения и улавливания CO2, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038 / s41467-018-03285-х Предоставлено Сандийские национальные лаборатории

Ссылка : Биологически вдохновленная мембрана очищает угольный дым от парниковых газов (2018, 11 апреля) получено 16 сентября 2020 с https: // физ.org / news / 2018-04-биологически-мембранная-чистка-уголь-теплица.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Что вызывает техногенный парниковый эффект? | CCS | Изменение климата | Открывая геологию

Уголь, сжигаемый на электростанциях, содержит углерод, который соединяется с кислородом атмосферы с образованием диоксида углерода.

Искусственный (или антропогенный) компонент парникового эффекта вызван деятельностью человека, которая выбрасывает парниковые газы в атмосферу.

Самым важным из них является сжигание ископаемого топлива. Ископаемое топливо содержит углерод, и когда его сжигают, этот углерод соединяется с кислородом атмосферы с образованием диоксида углерода.

Изменения в землепользовании также являются важными источниками выбросов парниковых газов. Например, обезлесение приводит к выбросу в атмосферу углекислого газа, который ранее хранился на поверхности Земли в виде деревьев и другой растительности или заперт в почве.

Мы выбрасываем в атмосферу углекислый газ в огромных количествах, потому что мы сжигаем так много ископаемого топлива, а изменения в землепользовании, которые мы внедрили, настолько широко распространены.

Вот почему углекислый газ является наиболее важным газом в составе антропогенного компонента парникового эффекта.

Какие есть свидетельства того, что климат Земли меняется?

Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) были зарегистрированы следующие наблюдения, указывающие на изменение климата Земли:

Повсеместное сокращение ледников и ледяных шапок способствовало повышению уровня моря.
  • Одиннадцать из двенадцати самых теплых лет с 1850 года приходятся на период с 1996 по 2006 год. В период с 1906 по 2005 год средние глобальные температуры повысились примерно на 0,74 ° C.Повышение температуры широко распространено на земном шаре, но сильнее в более высоких северных широтах.
  • Уровень моря в этот период также повысился. С 1961 года средний показатель составлял 1,8 мм в год, но с 1993 года он увеличился до 3,1 мм в год. Общий подъем в 20 веке оценивается примерно в 0,17 м.
  • Среднее количество водяного пара в атмосфере увеличилось с 1980-х годов над сушей и океаном, и это согласуется с тем фактом, что более теплый воздух может содержать больше воды, чем более холодный.
  • Горные ледники и снежный покров в среднем уменьшились как в северном, так и в южном полушариях. Повсеместное сокращение ледников и ледяных шапок способствовало повышению уровня моря. Спутниковые данные с 1978 года показывают, что среднегодовая протяженность арктических морей сокращается на 2,7% за десятилетие, хотя летом произошло более значительное сокращение (в среднем на 7,4%).

Есть много других наблюдаемых изменений.

В последнем оценочном отчете, составленном МГЭИК, сделан вывод о том, что «увеличение антропогенных концентраций парниковых газов, скорее всего, вызвало большую часть повышения средних глобальных температур с середины 20 века».

Может ли что-то еще вызвать глобальное потепление?

Вызывают ли циклические изменения количества тепла, поступающего от Солнца, глобальное потепление?

Мы знаем, что парниковый эффект существует, но мы также знаем, что это не единственный фактор, который может повлиять на температуру поверхности Земли. Например, если бы произошли значительные, возможно, циклические, изменения количества тепла, исходящего от Солнца или недр Земли, это могло иметь эффект.Поэтому нам необходимо знать, важны ли эти другие факторы или нет.

Следовательно, дискуссия в значительной степени сместилась с вопроса о том, вызывает ли деятельность человека, приводящая к выбросу парниковых газов в атмосферу, глобальное потепление. Он перешел к поиску способов уменьшения дальнейшего воздействия на человека и способов адаптации к изменениям, которые уже произошли или которым мы уже привержены.

Что такое отзывы?

Темная земля, лучше впитывающая тепло, раскрывается при таянии снега.

Обратная связь может усугубить глобальное потепление.

Например, участки, покрытые снегом, могут растаять. Обычно заснеженные участки отражают тепло обратно в космос. Если снег тает, темная земля под ним раскрывается и лучше впитывает тепло.

Это заставляет атмосферу нагреться положительной обратной связью.

.

Смотрите также

 
Copyright © - Теплицы и парники.
Содержание, карта.