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#碳中和##双碳目标##低碳##碳达峰#
【碳中和:凭“空”制出液态燃料】

“云里铜乌风作籁,天边金掌露成霜。”这句宋诗是对金铜仙人承露盘的生动描述,表明在古代人们就懂得从空气中“捕获”所需成分——水了。

两千多年后的今天,人们依然致力于研究如何有效利用空气。只不过如今的研究大大增加了科技含量,其中的趋势之一是注重空气中碳的转化与利用。例如,微藻生物固碳技术,利用空气中的二氧化碳生产燃料、化学品和食物等;二氧化碳甲烷化技术,通过金属催化,将二氧化碳转化为天然气,实现二氧化碳资源化利用。

今天,让我们关注——

瞄向空气中碳的转化利用

有人可能会问:为什么要重视空气中碳的转化和利用呢?这主要从两点考虑——

首先是从物质上看。作为碳基生命,生物都需要碳,所以很自然地想要把空气里的碳转化为食物。

其次是从能量上看。供能所需的有机物都含有碳,而它们释放能量后会变成二氧化碳散发到空气中。如果把这些二氧化碳再转化为储能物质,就可实现碳中和,即碳的收支相抵,减轻温室效应。

去年,中国科学家在实验室中首次实现从空气中的二氧化碳到淀粉分子的全合成,为应对粮食危机和气候变化提供了一条很有前景的策略。这是受光合作用启发,人类智慧对自然智慧的一种模仿。

无独有偶,近日瑞士苏黎世联邦理工学院的科研团队设计了一套利用阳光和空气直接生产液态烃或甲醇燃料的装置,为吸收和利用二氧化碳提供了又一条光明之路。

据顶级学术期刊《自然》杂志报道,这种装置在日常条件下运行,能在一天7小时的工作时间内生产32毫升甲醇。

众所周知,自然界有一条重要定律,那就是质量守恒。物质在化学反应过程中,原子种类不变,数目不增不减,只是发生重新结合,从一种连接方式转化为另一种连接方式。就像一个班级调换座位后重新划分小组一样,又进行重组,但班里的人没有变。

如果我们想要得到甲醇或其他液态烃类燃料,那么制备它们的原料也应含有同样元素,即碳、氢、氧。空气属于混合物,里面含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳以及其他物质。其中二氧化碳约占0.04%,水蒸气和其他杂质约占0.002%。

这就为以空气为原料生产液体燃料提供了可能:经由空气捕获装置收集和纯化,可得到较为纯净的二氧化碳(纯度98%)和水(污染物低于千万分之二)。

接下来的任务,就是把二氧化碳和水转化为燃料。

鉴于直接转化比较困难,一种权宜之计就是先把它们制备成合成气,即氢气和一氧化碳。这是制备许多化工原料的原料气。这套实验装置采用的方法是利用太阳能,驱动二氧化碳和水蒸气与三氧化二铈发生氧化还原反应,二氧化碳和水分别被还原为一氧化碳和氢气,而三氧化二铈被氧化为二氧化铈。氧化产物二氧化铈还可通过吸热,还原为氧气和三氧化二铈,便于再次循环利用。

市面上,三氧化二铈价格大约为1万元/吨,称不上昂贵,且可循环利用。合成气一氧化碳和氢气进入反应设备后,生成目的产物液态烃或甲醇,也就是空气燃料。

说到这里,大家或许会想到,二氧化碳合成淀粉的路线里,也有合成甲醇这一步,但那里用的是氢气还原,而这里用的是三氧化二铈还原。

“质”“量”兼优的能源利用方式

这条以空气为原料制备液态燃料的路线,理论上可行,实际上是否行得通呢?

首先让我们看一下产量。研究人员发现,该装置在正常工作条件下一天运行7小时,通过连续17次氧化还原循环,共获得96.2升的合成气。这些合成气,可在装置中进一步加工成甲醇。

装置测得的合成气单程摩尔转化率为27%,产生的甲醇纯度为65%。

剩余未转化的合成气经过6次循环转化后,最终总摩尔转化率为85%。一天运行7小时后,就得到了上述所提到的纯甲醇32毫升。这个产量的燃烧热和一盏功率为9瓦的日光灯照明15小时消耗的电量相当。

当然,这种设备并非只生产甲醇,通过选择具体的合成工艺,也可定制其他烃类燃料。

研究者认为,如果该项成果投入商业应用,将会创造巨大收益。例如,商业规模的太阳能燃料工厂可使用10个定日镜场,假设每个定日镜场收集100兆瓦的太阳辐射热能,系统总体效率为10%,那么每天就可生产95000升煤油,足够为一架载有325名乘客的空中客车提供从伦敦到纽约往返一趟的燃料。

这样看来,产量算是可观,那么这些燃料的质量如何呢?

我们和常规的航空燃料对比一下:目前生产航空煤油的常规方式是重油加氢裂化,产物中会不可避免地带有含硫化合物、含氮化合物、稠环芳烃、重金属等空气污染物。而通过该太阳能氧化还原装置生产出来的喷气燃料,通过燃烧测试表明,有害物质排放显著减少。相比之下,优势明显。另外,石油属于不可再生能源,而空气可源源不断地获取,从长远来看也更有前景。

在这个太阳能氧化还原装置里,二氧化碳和水在太阳能作用下会转化为液体燃料,而当液体燃料投入使用后又会生成二氧化碳和水。从物质角度考虑,碳排放和消耗相等,所以研究者称其为“碳中和的里程碑”。

从能量角度考虑,在燃料制备过程中,能量大多来自太阳能,而后续燃料燃烧又可根据需要转化为其他形式的能量。因此,这相当于间接利用了清洁能源。

面向未来发掘“清风”潜力

谈到这里,有人可能会质疑:为什么不直接制备氢气做燃料?这样就不再产生二氧化碳了呀!

其主要原因有两个:一是氢气作燃料,虽可减排,但不能吸收大气中已有的二氧化碳;二是限于目前的储氢技术,氢能在交通、家居等场景的普及还不现实。

其实,这项成果对未来最大的意义,并不是提供一个终极的能源生产方式,而是提供一个比较有性价比的固碳乃至碳中和手段,同时有望缓解碳氢燃料短缺且不可再生的危机。

此外,研究者算了一笔账:基于当前太阳能燃料系统的工作性能,空气捕获装置捕获量每年达到10万吨二氧化碳时,大约需要4500平方米的占地面积。假设系统总体效率为10%,那么这样一个太阳能燃料工厂每年将生产约3400万升燃料。相比之下,2019年全球航空煤油消耗量为4140亿升,若要完全满足全球需求,所有太阳能发电厂的总占地面积约为45000平方公里,相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%。在人迹罕至的荒漠里,除了“大漠孤烟直,长河落日圆”的胜景之外,还可平添几分科技氛围。

这样看来,太阳能燃料系统原料易得、环境友好、占地面积并不大,似乎很容易推广。而实际上面临着诸多挑战:太阳能热化学燃料的初始投资成本很高,每升常规喷气燃料的成本通常不超过1美元,每升太阳能喷气燃料的成本却到了10美元。所以,其在短期内并不占优。

鉴于此,研究者拿出方案:呼吁政策支持,为第一代商用太阳能燃料发电工厂创造一个短期市场;实现自我提升,通过规模效应和流程优化,降低关键部件的生产成本,从而提升市场竞争力。

从质量守恒的角度来看,碳虽不会消失,但可转化为一种有益的存在形式,不管是淀粉还是燃料。这些转化途径都不是终极方式,也不是非此即彼。碳中和不会就此止步,未来会出现更多脱碳途径,各自发挥不同作用、适用不同条件。

“惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色,取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也”。说出此话的北宋文学家苏轼尽管很有洞察力,但他或许想不到清风不仅能为“无米炊”,还能化作“万金油”。的确,到目前为止,我们还不知道二氧化碳究竟蕴藏着多大的转化潜力、存在多少种可能的用途。这一切,均取决于人类的想象力,这正是创新和改变的源泉。

什么是亚磷酸钾?亚磷酸钾作用机理、用途、使用方法及特点

亚磷酸钾作用机理、用途、使用方法及特点

亚磷酸钾是+3价磷的杀菌肥料,作用机理是什么,用途有哪些,如何使用,有哪些特点呢?亚磷酸钾是一环保、可重复使用,没有抗药性的新型多用途特殊磷钾肥。下面本文作简单介绍。

一,亚磷酸钾作用机理

1,第一阶段

亚磷酸钾使用后,可被植物叶片、根系吸收,运送至植株体内,发挥其直接杀菌功能,同时启动抗病防御系统,待病原菌人侵植株时,刺激植株产生植物防御素从而产生抗病能力。

2,第二阶段

当病原菌入侵时,病原菌可被亚磷酸钾侵袭,使病原菌部份被控制住,此时病原菌亦被植物细胞所辨识,而使亚磷酸钾启动防御系统产生植物抗御素及PR蛋白质,直接攻击病原菌,并会发出警讯呼吁其它尚未受侵袭的细胞启动防御系统,继而使多醣类增加额外的蛋白质以加强细胞壁,如此病原菌就会被植物体的反应所压制或杀死。植保素的积累是一种典型的防御反应,而施用亚磷酸钾可以促进植株体内植保素的积累的增加,即亚磷酸钾可以激活植保素参与植株的防御反应,而几丁质酶和葡聚糖酶是植物防御反应的其他成分,属于病程相关蛋白,而这些酶会在作物的叶片、表面伤口或植株的侵染后积累,提高作物对溃疡病的抗病性。

3,第三阶段

能够诱导作物发出抗病信号,传递至其它尚未受攻击的细胞启动防御系统;诱导细胞产生木质素,增加细胞壁的厚度。

从亚磷酸钾的作用机理可以看出,它大多数时候其实是作为一种生物刺激素在发挥作用,它可能并不会直接作用于病菌,但是,它可以刺激作物形成自身防御体系,相当于动物的疫苗。而且,亚磷酸钾具有内吸上下传导作用,可以在植株木质部和韧皮部进行双向运输,吸收速度快于磷酸态的磷,激活作物产生多酚类物质和活性氧分子,激发防御酶活性,针对作物体内侵染病害有铲除治疗及预防作用,经常使用可大大提高作物的抗逆和抗病能力,改善作物较长病态的转变,提高作物生命力,具有很好的促根、促花、促果作用。

二,亚磷酸钾的用途

1,有效预防溃疡病,感染溃疡病初期,正常倍数使用可使溃疡穿孔,遏止病斑的扩散和传播,溃疡病大爆发的时候,可以配合铜制剂叶喷,有效治疗溃疡病,亚磷酸钾是一款具有内吸性的杀菌剂,且无抗药性,能上下传导,有助于提高其他中微量元素的利用率。对常见的疫病、霜霉病、根腐病、晚疫病等真菌性及病毒性病害有良好的预防及治疗作用,经常使用,作物抗病抗逆能力大为提高。预防葡萄霜霉病、灰霉病、病毒病,同时使叶片柔韧性强,多漏斗叶,肥厚油亮。

2,促进膨大:亚磷酸根调节促进果实膨大、着色,延长果实的保鲜期并使其色泽更好。

3,促根:促进作物根部生长,根系发达健壮提高作物吸收水肥能力

4,控旺:有效控制顶端优势,避免植株营养生长过盛。在柑橘、樱桃树上面使用后,叶片肥厚,有效促进春梢老熟和抑制了新梢(夏梢)的抽发,同时保花保果,促幼果转绿快,在春梢期以及幼果期用药安全,不会对幼果产生药害。

5,促花:促进花芽分化,使作物花芽饱满,花多花壮,坐果率及品质明显提高

6,促进新梢的老熟和幼果的转绿。

7,补充养分:磷钾养分含量高达675 g/L,高磷高钾配合多种螯合态微量元素,快速补充作物所需各种养分。

三,亚磷酸钾特点

1、吸收快

亚磷酸钾可以通过叶片、根系、木质部和韧皮部多向运输,吸收速度要快于磷酸肽的磷的5倍,具有较强的促根功效,促进植株健壮、有效控制顶端优势,可以满足果树盛果期顶端营养及时补给,可以避免植株营养过剩,使作物花芽饱满,花多果多,提高坐果率及果实品质。在多种作物上使用效果远远高于磷酸二氢钾的效果,是磷酸二氢钾效果的3倍。

2、抗病防病

亚磷酸钾中,磷是一种+3价的磷钾肥,而且是一种内吸性杀菌剂,通过触发植物细胞内的分子反应,通过激活植物自身的免疫系统和防御机制来发挥其挥菌作用。+3价P通过抑制孢子的形成来改变真菌壁并抑制其进一步增殖,这样控制疾病和进其一步传播。

亚磷酸钾常被作为一种新型杀菌型环保肥料来使用。在柑橘的应用上,亚磷酸钾的作用可不少:叶喷、冲施作为都能很快吸收,可快速补充磷钾肥;能够调控植株气孔的关闭;调节生长效果,可在作物生长前控梢控旺,促进开花;促进新梢的老熟和幼果的转绿;具有内吸性,可在植物体内上下传导,兼具保护、治疗和铲除左右脑,而且能与其它化合物混配(包括铜制剂)。

3、内吸传导

亚磷酸钾具有内吸上下传导作用,激活作物产生多酚类物质和活性氧分子,激发防御酶活性,针对作物体内侵染病害有铲除治疗及预防作用,经常使用可大大提高作物的抗逆和抗病能力,改善作物较长病态的转变,提高作物生命力。叶喷、冲施、滴灌吸收快,可快速补充磷钾肥,超高的吸收效率。促生根、促进果实转色、增加糖度、促进花芽分化、促进光合作用。

4、改善土壤微量肥利用

亚磷酸钾在根部使用(灌根、滴灌、淋根、冲施)可释放土壤中固定的钙、锌、铁等元素,疏松土壤,增加通透性,改善根际环境作物根系健康发育,植株健壮。不容易固定在土壤中,同时释放土壤中固化的铁、锌、钙等元素,易于被吸收,且吸收利用率高。不易与微量元素拮抗,PH值微酸性,可与大多数农药、铜制剂及肥料混用,不会产生沉淀和药害,混配性特别好。有调节生长效果,可在作物生长前期控梢控旺,促进开花。

5、高安全性和混配性

亚磷酸钾可与多种铜制剂混配使用不会产生药害,也可与多种农药,肥料等混配使用,但不能与强碱制剂使用。亚磷酸钾可与常见的中微量元素肥料(糖醇钙、螯合钙等)任意混用,亚磷酸钾可加快新梢的老熟,在春梢期以及幼果期用药安全,不会对幼果产生药害。

四,使用方法:

1、叶面喷施:兑水浓度为1000倍。应选择傍晚无风时喷施,要喷施叶片正反两面,雾滴应细而均匀,肥液欲滴而不落下为好。全生育期施用2-3次。

2、滴灌冲施:每次每亩施用300-500毫升,可配合其他肥料一起施用。全生育期施用2-3次。

五,使用时期及功效:

以杀菌抑菌提高免疫力为目的,全生育期施用2-3次。

以生根及提高免疫能力为目的,尤其是蔬菜作物,主要在苗期或者根系发育不良的时候施用,一般施用2次,间隔7-10天一次。

以促进果实膨大为目的,尤其是果树作物,主要在果实膨大后期施用,一般施用2次,间隔7-14天。

亚磷酸钾生产厂家,规格,复配,使用方法,在农业上的作用,杀菌功效,价格等问题可以联系我们技术部 电话微信18037135788


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