فرآیند جدید تولید ترکیب سیلیکا از ضایعات برنج

ترکیبات مبتنی بر سیلیس مانند رسوبات سیلیس برای بسیاری از محصولات ضروری هستند که هر روزه ما از آنها استفاده می کنیم، صدها هزار تن از آن هر ساله تولید می گردد.آنها برای پوشش ویفرهای سیلیکونی در الکترونیک، استحکام بخشی تایرها، برای تولید رنگ های سفید و کاغذها، به عنوان پاک کننده در خمیر دندان و در بسیاری از بسته های کوچک دانه های سیلیکا ژل برا جذب رطوبت درون بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرند.

تولید ترکیبات سیلیس با خلوص بالا امروزه گران است و فرآیند کربن فشرده که به گرمای استخراج فلز سیلیکون و ذغال سنگ آنتراسیت تا 3500درجه سانتی گراد در کوره قوس الکتریکی نیاز دارد.این می تواند به زودی تغییر پیدا کند، در نتیچه تکنولوژی جدید دانشگاه میشیگان می تواند همین ترکیب سیلیکا را از زباله های کشاورزی تولید کند.

فرایند توسعه داده شده توسط Richard laine، فرآیند تولید جدید می تواند تقریبا 6 تن از انتشار کربن به ازای هر تن ترکیب سیلیکا تولیدی را کاهش دهد. Laine تخمین می زند این فرآیند هزینه ها 90% کمتر از روش متداول همراه با هیچ ردپایی از کربن است. بیشتر زباله های کشاورزی جهان دارای سیلیکا هستند.جستجو برای راهی قابل استفاده به منظور استخراج آن به 80سال گذشته بر می گردد.زمانیکه فرآیند جدید می تواند برای تولید سیلیکا و مواد شیمیایی حاوی سیلیکون از انواع زباله های کشاورزی مورد استفاده قرار بگیرد.

Laine یر روی استفاده از پوسته برنج بشتر از فرآیند تولید برنج تمرکز کرد. پوسته دورترین لایه به دانه برنج است و در فرآیند تولید برنج حذف می شود.صدها میلیون تن از پوسته ها هر ساله در جهان تولید می شود.بسیاری برای تولید الکتریسیته سوخته می شوند و خاکستر باقی مانده حاوی سیلیکا سطح بالا است.مقداری از این خاکستر برای ساختمان یا عایق کاری استفاده می گردد اما عمده آن به سادگی در محل دفن زباله ریخته می شود

اگرچه دنیا لبریز از سیلیکای غنی خاکستر پوسته برنج است، به دست آوردن این سیلیکا به عنوان چالش اکثریت ثابت شده است.سختی اساسی از بین بردن پیوند شیمیایی فوق العاده قوی بین سیلیکون و اکسیژن، یکی از قویترین موجود در طبیعت، می باشد.

Laine حال دو راه آسان و ارزان برای شکستن پیوند یافته است؛اتیلن گلیکل یا ضد یخ و اتانول.زمانیکه که با مقدار کمی سدیم هیدروکسید مخلوط می شوند، ضدیخ می تواند پیوند شیمیایی بین سیلیکا و خاکستر پوسته برنج را در شروع فرآیند ضعیف کند، سیلیکا در محلول مایع حل می شود. این محلول سپس در دمای 390درجه گرما داده می شود، پلیمری از سیلیکا و ضد یخ تشکیل می گردد.

زمانیکه این مرحله انرژی مورد نیاز را دارد، این بیشتر از مقدار حذف شده توسط انرژی تولیدی که پوسته برنج در ابتدای فرآیند سوزانده شده، می باشد.چون کربن آزاد می شود، زمانیکه پوسته برنج سوزانده می شد قبلا توسط صفحات برنج جذب می گردید، فرآیند برای خنثی کردن مطرح گردید.

اتانول در پایان فرآیند اضافه می شود.از آنجایی که از نظر شیمیایی شبیه به ضدیخ است، جانشین شدن آن به جای ضدیخ آسان می باشد که بعد از ان بازیافت است.سیلیکای مایع می تواند از محلول دوم بیرون آید و برای ساخت محصول رسوب سیلیکا با خلوص بالا برای مصارف صنعتی استفاده گردد.