Плазмени технологии, археомагнетизъм и негорящи цигари


Безплатна доставка за Канчета с Научни картинки:

***

Доц. Евгения бенова говори за съвременното приложение на плазмените технологии в България.

 

Този материал е обобщителен обзор на три отделни статии, публикувани в новия Брой 155 на списание Българска Наука.

 

В рамките на проекта “Чисти технологии за устойчива околна среда – води, отпадъци, енергия за кръгова икономика” със средствата на оперативната програма Центърът по компетентност “Clean & Circle” вече разполага с новозакупени източници за Лабораторията по плазмени технологии. Те осигуряват един много широк диапазон от характеристики на плазмата, която е силно неравновесна, с широко варираща температура – от няколко хиляди градуса до стайна температура. Плазмата, която се създава в лабораторията е основно в аргон, с който в зависимост от условията и използваните източници, могат да се получат най-различни параметри на плазмата.
Това, че тази плазма може да има температура под 40°С, дава възможност тя да се използва за дезинфекция и за третиране на живи организми.


Разбери повече за БГ Наука:

***

Когато новата сграда на центъра бъде завършена и лабораториите бъдат изградени и оборудвани, това ще даде възможност на учените да правят много по-мащабни изследвания. Приложенията, по които те работят включват плазмено третиране на отпадъчни води, утайки, води от болнични заведения и допълнително третиране на води за питейно-битови цели.
Понеже центърът е за кръгова икономика той се стреми към перспективи да се използват плазмени технологии за да може от отпадъци да се получават различни енергоносители и заедно с това да се намали замърсяването.
С плазмени технологии може да бъде получен някакъв синтетичен газ като енергоносител и твърди вещества във вид, годен за използване в строителството например. 

За да бъде наистина кръгова икономиката, отпадъците не трябва да се разглеждат като боклук, а като ресурс/суровина, от който могат да бъдат получени такива енергоносители и материали, които след това да се влагат в други дейности. Плазмените технологии са доказали, че могат да се справят с подобни предизвикателства.
Паралелно с това се работи и по други проекти, центърът за компетентност участва в проекта “Promises”, който има за цел предотвратяване на разпространението на трудно разградими органични химикали. По този начин ще може да се постигне една по-чиста околна среда и заедно с това да се предложат технологии, които да използват отпадъците за ресурси.

 

Доц. Мария Костадинова-Аврамова обяснява какво е археомагнетизъм и как той помага на археологията.

 

Археомагнетизмът е геофизично направление, чиято основна цел е да получи информация за вариациите на земното магнитно поле в историческото минало, като за целта се изследват различни артефакти от изпечена глина. Това означава да се определят трите геомагнитни елемента, които напълно характеризират земното магнитно поле: инклинация, деклинация и интензитет, като първите два определят неговата посока, а третият – неговата големина. Изследват се точно датирани археологически артефакти от различни исторически епохи за да се определят тези три елемента. След като се натрупа база данни за характеристиките на полето става възможно този метод да се използва за датиране на новоразкрити археологически структури. Натрупването на такава голяма база данни изисква изключително много време. За България времевият период, който е обхванат от археомагнитно изследвани обекти, е от 8000 години. Най-старите изследвани структури у нас са от времето на неолита (ок. 6000 г. пр. н. е.).

Археомагнитният метод се базира на факта, че когато археологическите артефакти изстиват от достатъчно високи температури, те придобиват една термоостатъчна намагнитеност, която всъщност съдържа информация за посоката и големината на земното магнитно поле. Тази термоостатъчна намагнитеност зависи много силно от условията, в които тя е придобита и това определя впоследствие какви магнитни свойства ще имат изследваните материали.
За да се приложи успешно археомагнитния метод и да се получат надеждни и достоверни археомагнитни резултати е необходимо самите материали да отговарят на различни условия. По тази причина едно археомагнитно изследване включва, не само определяне на тези три елемента, но и редица анализи, които имат за цел да определят доколко събраните проби са надеждни и достоверни за получаването на археомагнитни резултати.

Основното приложение на археомагнитния метод е за датиране, а това е единственият метод, който може да се прилага у нас като начин за датиране. Но в последните години приложението на археомагнетизма в археологията значитено се разшири, тъй като силната зависимост на магнитните свойства от условията на изпичане дават възможност да се търсят и други приложения. Освен абсолютно и относително датиране на археологически структури чрез археомагнитния метод може категорично да се установи дали дадена структура е изстинала в положението, в което тя е била разкрита или това положение се е променило впоследствие.

През последните 7 години в лабораторията на Института по геофизика, геодезия и география на БАН започнаха да се правят и експерименти, имащи за цел да определят температурите, които са достигани от самите материали от изпечена глина. Това се оказа доста ценна информация за археолозите, защото температурите на изпичане на керамични фрагменти например, им позволяват да правят различни интерпретации за нивото на технологичното развитие на съответната общност, която проучват.

 

Поглед отблизо към научната работа на Филип Морис Интернешънъл върху липсата на процес на горене.

 

Приоритет на Филип Морис Интернешънъл е разработването на асортимент от продукти, за които са налице научни доказателства, че намаляват индивидуалния риск в сравнение с продължителното пушене на цигари и се възприемат като заместител на цигарите.
Предимството на разработената от компанията Системата за нагряване на тютюн (СНТ) е, че при това устройство се прилага технологията на нагряване, без горене. А според научните изследвания по-голямата част от вредните и потенциално вредни вещества (ВПВВ), установени в цигарения дим, се образуват именно при топлинния разпад на тютюна при неговото горене.

Поради това нагреваемите тютюневи изделия се разработват така, че да образуват аерозол, съдържащ никотин, чрез нагряване на тютюна до температури, които са достатъчно високи, за да позволят отделяне на никотин и аромати от тютюна, но същевременно са и достатъчно ниски, за да не протича процес на горене на тютюна. Идеята на подхода „нагряване без горене“ е, че нагряването на тютюна, без той да гори, значително намалява нивото на образуваните ВПВВ, като същевременно запазва сетивното преживяване за пушачите. 

Когато се нагрее до температура по-ниска от тази на горене, тютюнът преминава през редица термо-химични процеси като сушене, изпаряване и нискотемпературна пиролиза.
За да протече процес на горене, температурата следва да е над 400°C и са необходими три компонента: гориво, окислител (обикновено кислородът във въздуха) и източник на запалване, който да стартира реакцията. Горенето е екзотермичен процес, при който се отделя енергия обикновено под формата на топлина и светлина. Освободената при горенето топлина разпада компонентите на суровия тютюн, при което се образуват дим и пепел. Образуваният дим съдържа над 6 000 вещества, някои от които са класифицирани от публичните здравни власти като вероятни причинители на заболявания, свързани с пушенето, като рак на белия дроб, сърдечни заболявания и емфизем. 

СНТ обаче работи на принципа нагряване без горене, при който тютюнът се нагрява без да гори. Устройството се състои от три отделни компоненти, които изпълняват различни функции: нов патентован тютюнев стик, съдържащ специално обработен материал, състоящ се от тютюн на прах, вода, глицерол, гума гуар и целулозни влакна; холдър, в който се поставя тютюневият стик и който нагрява тютюна чрез нагревател с електронен контрол, и зарядно устройство за презареждане на холдъра след всяка употреба.

Надеждните научни експерименти потвърждават липсата на горене на тютюна в тютюневите стикове, нагрети в холдъра на СНТ. Контролът на работната температура на нагревателя води до образуване на аерозол основно чрез изпаряване на вода, никотин и глицерин от тютюневия субстрат. Тъй като тютюнът е нагрят, но не гори, образуваният аерозол съдържа средно 90% до 95% по-ниски концентрации на вредни и потенциално вредни вещества в сравнение с дима от стандартна референтна цигара. Останалите ниски концентрации на ВПВВ се дължат на нискотемпературния разпад при горенето на тютюна. Отсъствието на процес на горене в тютюневите стикове, когато те се ползват по предназначение в устройството е потвърдено от научни специалисти в редица страни, като Италия, Полша, Япония, САЩ, Австралия, Германия, както и от независима научна организация от Нова Зеландия.

 

Целите статия, както и много други, можете да прочетете в новият Брой 155 на списанието.

Подаряваме ти първите 40 страници от брой 155 тук>>


Включи се в списъка ни с имейли – получаваш броеве, статии, видеа и всичко, което правим за популяризирането на науката в България.