تولید سوخت عاری از کربن از آفتاب و هوا

دانشمندان موسسه فناوری فدرال زوریخ با استفاده از نور خوشید و هوا موفق به ابداع یک سوخت عاری از کربن شده و برای اولین بار در سراسر جهان است کل زنجیره فرآیند ترموشیمی را در شرایط واقعی نشان دادند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس‌دیلی، محققان مؤسسه فناوری فدرال زوریخ(ETH Zurich) موفق به تولید سوخت هیدروکربن مایع منحصراً از نور خورشید و هوا شده‌اند.

دانشمندان برای تولید سوخت‌های مایع یک پالایشگاه خورشیدی ایجاد کرده‌اند که در طول احتراق به همان اندازه کربن دی‌اکسید (CO2) تولید می‌شود که قبلاً از هوا برای تولید آنها استخراج شده است.

"آلدو استاینفلد" استاد حامل‌های انرژی تجدیدپذیر در مؤسسه فناوری فدرال زوریخ و رئیس این گروه تحقیقاتی می‌گوید: این پالایشگاه ثابت می‌کند که سوخت‌های هیدروکربنی بدون تولید کربن می‌توانند در شرایط طبیعی از نور خورشید و هوا ساخته شوند. فرآیند ترموشیمی از کل طیف خورشید استفاده می‌کند و در دماهای بالا به انجام واکنش‌های سریع با بازدهی بالا اجازه می‌دهد.

ترموشیمی(Thermochemistry) علمی است که به مطالعه تغییرات گرما و انرژی طی یک واکنش شیمیایی می‌پردازد.

این اولین بار در جهان است که یک تیم تحقیقاتی کل زنجیره فرآیند ترموشیمی را در شرایط واقعی نشان می‌دهد. این پالایشگاه کوچک خورشیدی بر روی سقف ساختمان آزمایشگاه ETH واقع شده است.

این پالایشگاه حدود یک دهم لیتر سوخت در روز تولید می‌کند. در حال حاضر استاینفلد و گروهش در حال انجام آزمایشات گسترده روی رآکتور خورشیدی خود در یک برج خورشیدی در نزدیکی مادرید اسپانیا هستند.

"فیلیپ فورلر" از اعضای گروه استاینفلد گفت: یک پالایشگاه خورشیدی با مساحت یک کیلومتر مربع می‌تواند روزانه ۲۰ هزار لیتر نفت سفید تولید کند.

وی افزود: به لحاظ نظری، یک پالایشگاه به اندازه کشور سوئیس یا یک سوم کویر موهاوی کالیفرنیا می‌تواند نیازهای نفتی کل صنعت هوایی را برطرف کند. هدف ما برای آینده این است که به طور مؤثر سوخت‌های پایدار را با فناوری خود تولید کنیم و به این ترتیب انتشار گاز CO2 و آلایندگی جهانی را کاهش دهیم.

نفت سفید، نفت چراغ یا کروزن(Kerosene) که در زبان محاوره نفت نامیده می‌شود، یکی از ترکیبات نفتی و مواد سوختی است. نفت سفید در گذشته کاربرد گسترده‌ای در بخش خانگی به عنوان سوخت وسایل گرمایشی و پخت‌وپز داشت که امروزه در بسیاری از نقاط با گاز شهری و گاز مایع جایگزین شده است.

زنجیره فرآیند سیستم جدید شامل سه فرآیند تبدیل ترموشیمی است: استخراج CO2 و آب از هوا، تجزیه خورشیدی-ترموشیمیایی CO2 و میعان آن به هیدروکربن‌ها.

این تیم تحقیقاتی در یک بیانیه توضیح داد: کربن دی‌اکسید و آب از طریق یک فرآیند جذب و دفع به طور مستقیم از محیط استخراج می‌شوند و سپس هر دو به راکتور خورشیدی تحت تمرکز یک بازتابنده سهمی‌وار تغذیه می‌شوند. قدرت اشعه خورشید با این بازتابنده ۳۰۰۰ برابر می‌شود و در این راکتور خورشیدی دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگرادی تولید می‌کند. در قلب این رآکتور خورشیدی یک ساختار سرامیکی ساخته شده از سریوم اکسید است که امکان واکنش دو مرحله‌ای چرخه اکسایش-کاهش(redox cycle) را برای تجزیه آب و CO2 به "گاز سنتز"(syngas) فراهم می‌کند. این ترکیب هیدروژن و سپس کربن مونوکسید می‌تواند از طریق متانول یا فرآیند فیشر-تروپش به سوخت مایع هیدروکربنی تبدیل شود.

اکسایش و کاهش نام کلی واکنش‌های شیمیایی است که مایه تغییر عدد اکسایش اتم‌ها می‌شوند. این فرآیند می‌تواند دربرگیرنده واکنش‌های ساده‌ای همچون اکسایش کربن و تبدیل آن به کربن دی‌اکسید و کاهش کربن و تبدیل آن به متان یا واکنش‌های پیچیده‌ای چون اکسایش قند در بدن انسان طی واکنش‌های چند مرحله‌ای باشد. با کمی اغماض علمی می‌توان این فرایند را انتقال یک یا چند الکترون از یک اتم، مولکول یا یون به یک اتم، مولکول یا یون دیگر دانست.

در هر واکنش اکسایش و کاهش اتم یا مولکولی الکترون از دست می‌دهد(اکسایش) و اتم یا مولکولی دیگر الکترون جذب می‌کند(کاهش) می‌یابد. در چنین واکنشی مولکول دهنده اتم اکسیده شده و مولکول گیرنده کاهیده می‌شود. در واقع تعریف ابتدایی اکسایش واکنش یک ماده با اکسیژن و ترکیب شدن با آن بوده است، اما با کشف الکترون اصطلاح اکسایش دقیق‌تر تعریف شد و کلیه واکنش‌هایی که طی آن ماده‌ای الکترون از دست می‌دهد اکسایش نامیده شدند. اتم اکسیژن می‌تواند در چنین واکنشی شرکت داشته یا نداشته باشد. در اثر اکسایش عدد اکسایش معمولی یک اتم یا اتم‌های یک مولکول در پی حذف الکترون‌ها افزایش می‌یابد. برای نمونه آهن(II) می‌تواند به آهن(III) اکسید شود.

گاز سنتز گونه‌ای سوخت گازی است که ترکیبی از هیدروژن، کربن مونوکسید و کربن دی‌اکسید است. از گاز سنتز می‌توان به عنوان منبع هیدروژن برای تولید آمونیاک، متانول و هیدروژن دهی در عملیات پالایش و حتی به عنوان سوخت و نیز روانساز در فرایند فیشر–تروپش استفاده کرد. گاز سنتز از گاز طبیعی، نفتا، زیست‌توده و زغال سنگ به دست می‌آید.

فرایند فیشر–تروپش (Fischer–Tropsch process) یا سنتز فیشر–تروپش مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی است که طی آن گاز کربن مونواکسید در واکنش با گاز هیدروژن مجموعه‌ای از هیدروکربن‌ها را ایجاد می‌کند. این روش در تولید سوخت‌های مصنوعی از مواد طبیعی چون زغال سنگ و گاز طبیعی و مواد روان‌کننده کاربرد دارد. این فرایند به‌طور مشترک توسط فرانس فیشر و هانس تروپش در سال ۱۹۲۳ و در آلمان کشف شد.

نفت سفید یکی از ترکیبات نفتی و مواد سوختی است. نفت سفید در گذشته کاربرد گسترده‌ای در بخش خانگی به عنوان سوخت وسایل گرمایشی و پخت‌وپز داشت که امروزه در بسیاری از نقاط با گاز شهری و گاز مایع جایگزین شده است. قدیمی‌ترین متنی که روش استحصال نفت سفید از نفت خام را توضیح داده، نوشته محمد زکریای رازی دانشمند ایرانی است. وی که بیشتر عمرش را در بغداد به عنوان شیمیدان و پزشک می‌گذراند در کتاب الاسرار دو روش را برای تولید نفت سفید توضیح داده آست. نفت سفید در آن زمان در چراغ‌های نفتی معروف به «نفاطه» برای تولید گرما و روشنایی استفاده می‌شد.

در جنوب شرقی آسیا، بریتانیا و آفریقای جنوبی به این ماده پارافین گفته می‌شود. نفت چراغ، هیدروکربنی قابل اشتعال به صورت مایع است. واژه کروزن که در انگلیسی به جای نفت چراغ به کار می‌رود، از واژه یونانی کروس به معنای موم گرفته شده و برای نخستین بار به عنوان یک نشان بازرگانی توسط آبراهام گنسر به کار رفته است. نفت چراغ بیشتر به عنوان سوخت هواپیماهای دارای موتور جت (سوخت جت) و برخی راکت‌ها به کار می‌رود اما در مواردی به عنوان سوخت گرمایشی و آتش‌بازی‌ها نیز از آن استفاده می‌شود. در بخش‌هایی از آسیا که نفت چراغ جزو یارانه‌های دولتی است، آن را به عنوان سوخت موتور قایق‌های کوچک ماهیگیری نیز به کار می‌برند. با توجه به کمتر بودن جرم حجمی نفت سفید نسبت به آب، از آن در فرآیند استخراج مواد معدنی مانند مس که به عنوان حلال آلی مس را از فاز آبی اولیه جدا می‌کند، سدیم، پتاسیم و روبیدیم نیز استفاده می‌شود.

کشف اطلاعاتی درباره حلقه‌های زحل

دانشمندان با بررسی اطلاعاتی از فضاپیمای کاسینی، جزئیاتی درباره حلقه‌های زحل را به دست آوردند.

به گزارش فارس، طبق اعلام آزمایشگاه پیش‌رانش جت، دانشمندان با بررسی اطلاعات جمع‌آوری شده توسط فضاپیمای «کاسینی-هویگنس» جزئیات پیچیده‌تری درباره حلقه‌های زحل به دست آوردند.

براساس گزارش خبرگزاری «شینهوا»، اگرچه ماموریت این فضاپیما در سال 2017 به پایان رسید اما هنوز دانشمندان به بررسی اطلاعات جمع‌آوری شده توسط این فضاپیما ادامه می‌دهند.

اکنون محققان شواهد جمع‌آوری شده توسط چهار ابزار کاسینی را مورد بررسی قرار دادند و اطلاعات دقیقی از ویژگی‌های توده‌هایی در داخل حلقه‌ها را به دست آوردند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه رنگ‌ها، مواد شیمیایی و دما در سراسر این حلقه‌ها تغییر می‌کنند.

همچنین این مشاهدات درک دانشمندان را از سیستم پیچیده زحل عمیق‌تر می‌کنند به طوری که آنها نتیجه گرفتند در لبه بیرونی حلقه‌های اصلی یک سری خطوط فشرده شبیه حلقه F ، وجود دارد که دارای طول و جهت یکسانی هستند.

رباتی که با دیدن لمس می‌کند و با لمس کردن می‌بیند!

محققان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) رباتی ساخته‌اند که مانند انسان می‌تواند جنس اشیای مختلف را با دیدن و یا شکل‌شان را با لمس کردن تشخیص دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، برای انسانها آسان است که با نگاه کردن به یک شیء جنس آن را حدس بزنند یا اینکه با لمس کردن یک شیء بگویند که چه شکل و شمایلی دارد، اما این کار برای ربات‌ها یک چالش بزرگ است. در حال حاضر دانشمندان آزمایشگاه علوم رایانه و هوش مصنوعی مؤسسه فناوری ماساچوست(CSAIL) یک ربات جدید ساخته‌اند که تلاش می‌کند این عمل انسان را انجام دهد.

این تیم از یک بازوی رباتیک متعلق به رباتی به نام "کوکا"(KUKA) و یک حسگر لمسی به نام "ژل‌سایت"(GelSight) استفاده کرد. بدین ترتیب اطلاعات جمع آوری شده توسط "ژل‌سایت" به هوش مصنوعی ارسال می‌شود تا بتواند ارتباط بین اطلاعات تصویری و لمسی را شناسایی کند.

برای آموزش چگونگی شناسایی اشیا با لمس به هوش مصنوعی، محققان ۱۲ هزار فیلم از لمس ۲۰۰ شیء مختلف مانند پارچه، ابزار و لوازم خانگی را ضبط کردند. سپس فیلم‌ها به تصاویر ساکن تجزیه شدند و هوش مصنوعی با استفاده از این مجموعه داده‌ها برای اتصال داده‌های لمسی و بصری استفاده کرد.

"یونژو لی" دانشجوی دکترا در MIT و محقق اصلی این پروژه می‌گوید: مدل ما می‌تواند با نگاه کردن به صحنه، احساس لمس را تصور کند و یا لمس کورکورانه یک شیء می‌تواند شکل ظاهری آن را پیش‌بینی کند.

وی افزود: گردآوری این دو حس با هم می‌تواند ربات را قدرتمند کند و نیاز اطلاعاتی وظایف مربوط به ربات‌ها را کاهش دهد.

در حال حاضر این ربات تنها می‌تواند اشیا را در یک محیط کنترل شده شناسایی کند. گام بعدی ایجاد یک مجموعه داده بزرگ‌تر است تا ربات بتواند در تنظیمات و محیط‌های متنوع کار کند.

"اندرو اونز" دانشجوی فوق دکتری در دانشگاه کالیفرنیا برکلی می‌گوید: روش‌هایی مثل این، پتانسیل بسیار زیادی برای رباتیک فراهم می‌آورند، جایی که شما نیاز به پاسخ به سوالاتی مانند این شیء سخت است یا نرم، دارید یا مثلاً ربات به خود بگوید اگر من این لیوان را بردارم چقدر خوب می‌توانم آن را نگه دارم. این یک مشکل بسیار چالش برانگیز است، زیرا سیگنال‌ها خیلی متفاوت هستند و این مدل قابلیت بزرگی را از خود نشان داده است.

علامتی عجیب که در مریخ کشف شد+تصویر

مدارگرد شناسایی مریخ به تازگی تصویری تهیه کرده که نشانگر فعالیت‌های آتش‌فشانی در مریخ است.

به گزارش فارس به نقل از دیلی‌میل، مدارگرد شناسایی مریخ به تازگی تصویری تهیه کرده که نشانگر فعالیت‌های آتش‌فشانی در مریخ است.

این عکس برجسته شبیه به لوگوی اخترناوگان است؛ اخترناوگان سازمانی تخیلی در مجموعه تلویزیونی و فیلم‌های پیشتازان فضاست که ماموریت آن انجام خدمات اکتشافی، صلح‌بانی و نظامی برای فدراسیون متحد سیارات در اعماق فضا است.

مدارگرد شناسایی مریخ مجهز به دوربین های‌رایز است که از سطح مریخ تصویربرداری‌های بسیار با کیفیت به منظور بهره‌وری علمی انجام می‌دهد.

کارشناسان علمی تأکید می‌کنند، این علامت فارغ از شباهت به لوگوی اخترناوگان در اثر فوران آتش‌فشانی شکل گرفته است.

کارشناسان علمی همچنین باور دارند، سیاره سرخ میلیاردها سال پیش میزبان آتش‌فشان‌ها بوده و فوران آنها منجر به شکل‌گیری بعضی از سنگ‌ها شده است.

محققان نیز تأکید می‌کنند، انفجار آتش‌فشان‌ها در مریخ منجر به شکل‌گیری ماسه‌ها شبیه به یک علامت عجیب غریب شده است.

پیش‌بینی زمان مرگ ممکن شد؟

دانشمندان به این نتیجه رسیدند که سن بیولوژیکی زنان در اکثر موارد کمتر از سن واقعی آنهاست و در مردان برعکس پیری زودتر فرا می‌رسد.

شاید شما هم در میان اطرافیان با افرادی برخورد کرده باشید که معتقدند اگر می‌دانستند چقدر عمر می کنند، می‌توانستند به شکل دیگری زندگی کنند و در همین راستا امروز باشگاه خبرنگاران جوان قصد دارد به بررسی این موضوع و حقایقی پیرامون ارتباط آن با ساعت بیولوژیکی افراد بپردازد.پشت پرده ارتباط ساعت بیولوژیکی بدن و میزان طول عمر افراد/ آیا می‌توان زمان مرگ را حدس زد؟

ساعت بیولوژیکی به چه معناست؟

ساعت بیولوژیکی، ساعت زیستی، ساعت زیست‌شناختی یا ساعت بدن یک چرخهٔ تقریباً ۲۴ ساعته در فرایندهای زیست‌شیمیایی، فیزیولوژیکی، یا رفتاری موجودات زنده، شامل گیاهان، جانوران، قارچ‌ها و سیانوباکتری‌ها شناخته می شود.اختلال در ساعت زیست‌شناختی انسان می‌تواند زمینه‌ساز بیماری‌های بسیاری شود.تنوع دوره‌های فعالیت‌های زیستی در موجودات زنده برای فرایندهای بسیار ضروری انجام می‌گیرد.فرایندهایی که در جانوران شامل خوردن، خوابیدن جفتگیری کردن، مهاجرت، خواب زمستانی و تقسیم یا باززایی سلول‌ها است و در گیاهان شامل جنبش‌های جوانه‌زنی، واکنش‌های فوتوسنتزی است.در میان دوره‌های گوناگون مهم‌ترین دوره، دوره‌های شبانه‌روزی است که با نام ریتم شبانه‌روزی هم معروف است.پشت پرده ارتباط ساعت بیولوژیکی بدن و میزان طول عمر افراد/ آیا می‌توان زمان مرگ را حدس زد؟

تشخیص سن بیولوژیکی و میزان طول عمر انسان

برخی حتی مطمئنند اگر می‌دانستند که چقدر عمر خواهند کرد، می‌توانستند به شکل دیگری زندگی کنند و در حال حاضر دانشمندان می‌توانند به سوالات این افراد پاسخ دهند.تیمی از دانشگاه یلس، آزمایشی را انجام دادند که با دقت بسیار سن بیولوژیکی انسان را تشخیص داده و کمک می‌کند که بدانند چقدر این تیک تاک ساعت ادامه خواهد داشت.

محققان توضیح دادند که ماشین حساب زندگی برپایه ۹ نشانگر زیستی کار می‌کند که در خون انسان وجود دارد. به عبارت دیگر بیمار باید باید یک آزمایش معمولی بدهد.آزمایش‌های مربوط به طول عمر قبلا هم انجام می‌شدند، اما این آزمایش جدید دقت بسیار بالایی دارد. دانشمندان ۴۲ شاخص متفاوت (به طور مثال سطح گلوکز، لکوسیت و آلبومین) را اندازه گیری می‌کنند.اطلاعات به دو پایگاه بزرگ منتقل می‌شود. در جریان کار متخصصین اطلاعات افراد در سنین مختلف و همچنین بیماران فوت کرده را بررسی کردند.به طور مثال سن حقیقی فرد ۶۵ سال است، اما وضعیت فیزیک ۷۰ سال را نشان می‌دهد و خطر مرگ وی مانند فرد ۷۰ ساله است.

دانشمندان به این نتیجه رسیدند که سن بیولوژیکی زنان در اکثر موارد کمتر از سن واقعی آنهاست و در مردان برعکس پیری زودتر فرا می‌رسد.در بین افراد در سنین ۵۰ تا ۶۴ سال خطر مرگ به خاطر پیری زودرس بیشتر از افراد در سنین ۶۵ تا ۸۴ سال است.پشت پرده ارتباط ساعت بیولوژیکی بدن و میزان طول عمر افراد/ آیا می‌توان زمان مرگ را حدس زد؟

نحوه پیش بینی میزان طول عمر یک فرد

دانشمندان اکنون می‌توانند بطور دقیق طول عمر یک انسان را پیش‌بینی کنند.جالب است بدانید که؛ محققان به بررسی تغییرات شیمیایی دی‌ان‌ای پرداختند که در طول عمر رخ داده و می‌تواند به پیش‌بینی سن فرد کمک کند؛ آن‌ها با مقایسه سن واقعی افراد با سن ساعت زیستی پیش‌بینی شده توانستند یک الگوی جدید را مشاهده کنند.افرادی که سن زیستی آن‌ها بزرگتر از سن واقعی‌شان بود، بیشتر احتمال داشت که زودتر از افرادی که دارای سن زیستی و واقعی مشابه بودند، بمیرند.چهار پژوهش جداگانه به بررسی حیات حدود ۵۰۰۰ نفر برای ۱۴ سال پرداختند.

سن زیستی هر فرد در آغاز از روی نمونه خون وی اندازه‌گیری شد و سپس داوطلبان در طول پژوهش مورد پیگیری قرار گرفتند.محققان دریافتند که بین برخورداری از یک ساعت زیستی سریعتر و مرگ زودرس حتی با در نظر گرفتن عواملی مانند استعمال دخانیات، دیابت و بیماری‌های قلبی‌عروقی ارتباط مستقیم وجود داشت.

آن‌ها ساعت زیستی هر فرد را با بررسی یک اصلاح شیمیایی در DNA موسوم به متیلاسیون اندازه‌گیری کردند.این اصلاح هیچ نوع تغییری در توالی دی‌ان‌ای ایجاد نمی‌کند، اما نقش مهمی در فرآیندهای زیستی ایفا کرده و می‌تواند بر چگونگی فعال و غیرفعال شدن ژن‌ها تاثیر بگذارد.تغییرات متیلاسیون می‌تواند بر ژن‌های زیادی تاثیر بگذارد و در طول زندگی انسان رخ می‌دهد.اما به گفته محققان، در حال حاضر مشخص نیست که چه شیوه زندگی یا عوامل ژنتیکی بر سن زیستی انسان تاثیر می‌گذارد. آن‌ها پژوهش‌های بیشتری را برای بررسی دقیق این امر دنبال می‌کنند.

باشگاه خبرنگاران جوان