Wskaźnikiem rozwoju gospodarczego każdego kraju jest ilość energii dostępnej i konsumowanej przez obywateli. Z uwagi na problemy zmian klimatycznych konieczne stało się jej innowacyjne wytwarzanie.
MORFOLOGIA PLAZMY
Opis sposobu w jaki plazma przenosi energię elektryczną, przepływ energii elektrycznej przez splecioną parę włókien; Struktury włókniste plazma płynie w strumieniach; struktury komórkowe;
Najpierw prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne; Następnie to pole ogranicza przepływ elektronów do wąskich ścieżek. Takie ścieżki prądu czy też włókna zwane są prądami Burkina od pioniera Chrystiana Burkina. Elektrony wydajnie poruszają się w kierunku równoważącym ładunki.
Plazma fizyczna – zarys problematyki. Chodzi tu o plazmę, której cząstki zachowują się jakby stanowiły gaz idealny gdzie krótko-zasięgowe oddziaływania (zderzenia sprężyste) pomiędzy cząsteczkami odgrywają zaniedbywaną rolę.
Tylko prąd elektryczny (jego przepływ) wytwarza pole magnetyczne, elektrony wydajnie poruszają się w kierunku równoważącym ładunki energii plazmy.
Ze względu na to że znaczna część cząstek naładowanych związana jest z ruchem uporządkowanym a nie z chaotycznym ruchem cieplnym cząstek temperatura plazmy jest już wystarczająca na poziomie pierwszego stopnia zjonizowania cząstek. Wielkość energii potrzebna do zjonizowania atomu jest nazywana energią jonizacji; jonizacja termiczna; „jonizacja fotonowa”; jonizacja elektryczna;…
Różne potencjały; rożne energie jonizacji; różne atomy
Plazma (zjonizowany gaz) oddziałuje na struktury wiązań chemicznych, gdyż w swej istocie są one natury elektrycznej, swoją energię uwalniają cząstki; atomy -molekuły do ruchu postępowego, w chaotycznych zderzeniach pomiędzy nimi następuje rozproszenie na energię kinetyczną ruchu w wymiarze temperatury, dalej za sprawą energii jonizacji naładowane cząsteczki w przestrzeni ograniczonej siłami magnetycznymi, następuje dysocjacja – rozerwanie wszelkich związków chemicznych; rozkład na proste pierwiastki i na materię pierwotną (rodzaj kasacji pierwiastkowej) następuje likwidacja wieloatomowych i wieloskładnikowych związków chemicznych; polimerów, toksyn, lotnych chlorków wszystkich niepożądanych konglomeratów (ubocznych produktów spalania). Uzyskujemy dodatkową porcję energii (z ekwipartycji) z rozbitych zgrupowanych atomów lotnych wielołańcuchowych materii zarówno organicznej jak i nieorganicznej.
Wytwarzanie plazmy i jej zastosowanie
Urządzenie do wytwarzania (generowania) plazmy plazmotrony stosuje się metodę łukową. Sporadycznie są spotykana generatory plazmy mikrofalowych częstotliwości radiowej (RF) laserowych indukcyjnych czy pojemnościowych.
Źródłem plazmy i sposobem dostarczania do niej energii jest wymuszony przepływ prądu elektrycznego w gazie. Plazma to zjonizowany gaz, który przewodzi prąd elektryczny i tę właściwość wykorzystuje się przy wytwarzaniu plazmy łukowej. Po zainicjowaniu łuku elektrycznego jest on podtrzymywany przez gaz prąd elektryczny i umożliwia wykorzystywanie go jako źródła zasilania energetycznego plazmy.
Innym źródłem zasilania energią plazmy są fale radiowe 13MHz wokół elektrody w próżni do nanoszenia cienkich warstw.
Plazmą jest iskra elektryczna w świecy zapłonowej.
Piece łukowe do wytopu stali, aluminium, metali trudnotopliwych lub ich oczyszczanie , hartowanie, nanoszenie cienkiej warstwy zmniejszającej tarcie; rozpalanie palników pyłowych w elektrociepłowniach węglowych. Plazma ma zastosowanie w sterylizacji urządzeń.
Utylizacja odpadów niebezpiecznych
Utylizacja odpadów niebezpiecznych przy pomocy techniki plazmowej.
Do najbardziej przyszłościowych metod utylizacji odpadów, obok pirolizy i ekstrakcji katalitycznej, należy metoda plazmowa. Jest to metoda ekologiczna i energooszczędna. Jej opis oraz możliwe zastosowanie przedstawiono poniżej, w sposób uproszczony.
Plazma powstaje w wysokich temperaturach, kiedy energia kinetyczna przypadająca na cząsteczkę przewyższa wartość potencjału jonizującego. Wysokość temperatury wpływa na łatwość zachodzenia procesów chemicznych. Temperatura plazmy około 10 000 stK pozwala na prowadzenie takich reakcji chemicznych, które nie zachodzą w niższych temperaturach. Do przerobu odpadów najbardziej przydatne są reaktory łukowe z plazmą wirującą. Zapewnia to poszerzoną strefę plazmy i jej jednorodność, co ma znaczny wpływ na wydajność i skuteczność procesów. Szybkość zachodzenia procesów w metodzie plazmowej decyduje o jej energooszczędności.
Metoda plazmowa nadaje się szczególnie do odzyskiwania metali niezależnych z żużli, szlamów i preparatów. Istota technologii jest przemiana odpadu w łuku plazmy wirującej – najczęściej redukcja do czystych metali. W końcowym efekcie otrzymuje się koncentrat czystych metali w mieszaninie z minerałami krzemowo- wapniowo- magnezowymi. Technika plazmowa stanowić powinna także jedno z ważniejszych narzędzi do neutralizacji i likwidacji odpadów szczególnie niebezpiecznych i toksycznych. Mowa tu o odpadach powstających np. przy produkcji leków, farb, środków ochrony roślin, a także dużej grupie odpadów zawierających węglowodory.
Istotą procesu neutralizacji i likwidacji aktywnych substancji chemicznych jest wykorzystanie sfery plazmy do atomizacji, oksydacji i przekształcania ich związki aktywne lub ich destrukcję. Instalacje do utylizacji odpadów metoda plazmową powinny być budowane przy każdej konwencjonalnej spalarni, do spalania gazów jako jej integralna część. Tylko metoda plazmowa pozwala uniknąć powstawania w procesie spalania najgroźniejszych trucizn, jakimi są dioksyny. Ich źródłem są bowiem procesy spalania w temperaturach 320-750 st. C. W obszarze spalania dyfuzyjnego, ataki obszar nie istnieje w reaktorze plazmowym. Kinetyka zjonizowanych gazów strumienia plazmy zawirowanej nie tylko nadaje im dużą szybkość, ale także wyzwala wysoka temperaturę zapobiegającą powstawaniu obszaru dyfuzyjnego.
Zgazowanie jest metodą ekstrakcji energii z wielu różnych rodzajów materiałów organicznych.
Proces termicznej konwersji w obecności tlenu lub/i pary wodnej i biomasy w postaci stałej do palnych gazów nazywa się jej zgazowaniem.
Teoretycznie każdy rodzaj biomasy stałej zawierającej podstawowe składniki C;H;O; po jej osuszeniu (do 3%#max 30%wilgoci) i uformowaniu do odpowiedniej postaci wsadowej może być zgazowana.
Proces zgazowania składa się z z szeregu procesów cząstkowych, w tym: pirolizy, spalania, redukcji i reformingu.
Pirolizę można prowadzić jako proces samodzielny lub jest ona realizowana jako stadium w procesie zgazowania. W Warunkach pirolizy palnych odpadów ulegają one rozkładowi na trzy fazy: →stałą, →ciekłą, →gazową.
W zależności od warunków prowadzenia pirolizy rozróżnia się pirolizę wolną i szybką aby osiągnąć z dużą wydajnością produkty gazowe należy prowadzić proces w wysokich temperaturach przy dostatecznie szybkim ogrzewaniu i długim czasie przebywania biomasy w reaktorze.
Stosowanie katalizatora w procesie pirolizy znacznie zwiększa udział wodoru w produktach gazowych. Dla przykładu stosowanie katalizatora ZnCl2 w procesie pirolizy biomasy oliwnej w temperaturze 750oC pozwala uzyskać 70% wodoru w produktach gazowych.
Wzrost ciśnienia korzystny jest dla tworzenia się metanu. Inna i nową metodą jest zagazowanie biomasy mokrej w warunkach około krytycznych wody (Tc=375,15oC)
Piroliza jest to endotermiczny proces transformacji bogatych w węgiel odpadów komunalnych w komorze hermetycznej środowiska pozbawionym tlenu
-Rozwiązania aparaturowe urządzeń technologicznych