简单工艺将水果废料转化为水净化材料

简单工艺将水果废料转化为水净化材料在其最基本的形式中，传统的太阳能蒸馏器由一盆无法饮用的水开始，它被置于一个透明的盖子下面。当水被太阳加热时就会蒸发，在盖子的内表面凝结。凝结的水--也就是纯净的水顺着盖子流下来，被收集在一个单独的容器中供饮用。为了以更快的速度加热脏水/咸水，科学家们已经开发出漂浮在其表面的材料，将阳光转化为热量。虽然这些材料已经由许多不同的成分制成，但它们通常使用从煤中获得的碳。新加坡南洋理工大学的EdisonAng助理教授及其同事为寻求一种成本更低、更环保的替代物，将目光投向了无需开采、可免费使用、否则将被简单处理的东西--水果废料。更具体地说，科学家们尝试了椰子壳、橘子皮和香蕉皮。在一个简单的两阶段碳化过程中，水果废料在850ºC（1562ºF）的温度下被加热数小时，并与钼反应物混合。这样做将废物转化为二维碳化钼片，它属于一种被称为MXenes的金属家族。除其他外，MXenes是亲水的（吸引水），它们具有非常高的光热转换效率。仔细观察研究中使用的太阳能蒸馏器当在一个小型太阳能蒸馏器中进行测试时，方形的光热碳化钼片被证明能够非常有效地将太阳光转化为热量，使底层的模拟海水比其他情况下蒸发得更快。而且由于这种材料非常多孔，水蒸气液滴能够直接穿过它，随后在蒸馏器的盖子内侧凝结。从椰子壳中提取的材料效果最好，因为它将太阳光转化为热量的效率达到了94%。Ang教授和他的团队现在正在进一步开发这项技术，并正在寻求行业合作伙伴来帮助其商业化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347623.htm

长寿命低碳混凝土将 80% 的水泥替换成煤灰

长寿命低碳混凝土将80%的水泥替换成煤灰ChamilaGunasekara博士手持低碳混凝土样品迈克尔-昆，皇家墨尔本理工大学燃煤发电站周围存在大量的煤灰。事实上，这样说可能有些轻描淡写--在全球范围内，发电站每年产生约12亿吨煤灰，而在澳大利亚，煤灰占所有废弃物的近20%。这是一个惊人的数字，而且可以肯定的是，在可再生能源转型的很长一段时间内，煤灰仍将大量存在。因此，它是一种巨大的潜在材料资源，低碳混凝土制造商已将其用作水泥替代品，通常可替代高达40%的水泥。从环保意义上讲，这种做法一举两得，既利用了大量废料，又减少了水泥用量，而水泥本身的碳排放量约占全球碳排放量的8%。皇家墨尔本理工大学的一个团队一直在与澳大利亚煤灰开发协会和AGL洛阳发电厂合作，以更好地利用这一可疑资产，并试图提高煤灰含量，以取代80%以上的水泥。为此，研究人员使用了低钙粉煤灰混合物、18%的熟石灰和3%的纳米二氧化硅作为强化剂，然后浇筑了一些混凝土，并开始测试其机械性能。在第7天和第450天之间，高体积粉煤灰(HFVA-80)混凝土的抗压强度从22兆帕增加到71兆帕。它的抗折强度为2.7-8.7兆帕，劈裂拉伸强度为1.6-5.0兆帕，弹性模量为28.9-37.0GPa。在酸和硫酸盐环境中暴露两年后，它的耐久性超过了普通硅酸盐水泥。项目负责人、皇家墨尔本理工大学工程学院的ChamilaGunasekara博士在一份新闻稿中说："我们添加了纳米添加剂来改变混凝土的化学性质，这样就可以在不影响工程性能的情况下添加更多的粉煤灰。"埃拉林发电站在巨大的灰坝面前相形见绌澳大利亚灰烬发展协会更妙的是，该团队表示，他们发现这项技术并不需要精细的"粉煤灰"，而且似乎对低等级的"塘灰"也同样有效，目前已经用后者制作并测试了结构混凝土梁，并通过了澳大利亚工程性能标准认证。Gunasekara说："令人兴奋的是，初步结果显示低等级塘灰也具有类似的性能，这有可能为水泥替代品开辟一种全新的、利用率极低的资源。与粉煤灰相比，塘灰由于其不同的特性，在建筑中的利用率很低。""澳大利亚各地的大坝中堆积着数百兆吨的火山灰废料，全球范围内堆积的火山灰废料则更多。这些灰渣池有可能成为环境危害，而能够将这些灰渣重新大规模地用于建筑材料将是一个巨大的胜利"。皇家墨尔本理工大学团队还与北海道大学合作开发了一个试验性计算机建模系统，用于预测这些新型混凝土混合物在一段时间内的性能，该团队希望利用这一软件来分析和优化更多的新型混合物。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431766.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431766.htm

甘蔗基因组的完整图谱首次完成绘制 蕴藏将甘蔗转化为绿色燃料的方法

甘蔗基因组的完整图谱首次完成绘制蕴藏将甘蔗转化为绿色燃料的方法共同作者、昆士兰农业和食品创新联盟的罗伯特-亨利教授说，甘蔗是世界上20种主要作物中最后一种绘制了基因组图谱的作物。亨利教授说："这标志着甘蔗基因组革命的开始，现在我们拥有了与其他作物公平竞争的知识。虽然这一基因组测绘将成为帮助创造更多抗性甘蔗作物的工具，但它也是我们将甘蔗和其他植物生物质转化为航空燃料的其他研究向前迈出的重要一步"。这张图片显示的是基因排序图（使用GENESPACE创建），它比较了相关植物物种的基因组组装情况。水平白线代表染色体，连接染色体的彩色编织线表示保守的基因块。这样，研究人员就能将研究得比较透彻的作物（如双色高粱，一种特殊的高粱）中的保守基因追踪到更复杂的基因组中，如野生甘蔗和栽培品种R570，从而更好地了解它们的功能。为了形成对比，上一行提供了R570先前的单倍体组合，其中基因组中的多个染色体拷贝被表示为一个单一的马赛克组合。图片来源：AdamHealey和JohnLovell/HudsonAlpha可再生碳和甘蔗的潜力亨利教授正在开发从植物生物质中提取的可再生碳产品，以用作具有成本效益和可持续发展的航空燃料，这是澳大利亚研究理事会植物替代化石碳工程研究中心（ARCResearchHubforEngineeringPlantstoReplacementFossilCarbon）工作的一部分。他说："传统上，甘蔗只是为了制糖而培育的，但现在随着净零排放目标的实现，人们对世界上产量最高的作物之一成为可再生碳源产生了浓厚的兴趣。这张基因组图谱将帮助我们生产出甘蔗，它是替代化石碳的更好原料"。对甘蔗研究和产业的影响首席研究员、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）研究科学家凯伦-艾特肯（KarenAitken）博士说，基因组测绘方面的突破通过利用以前无法获得的甘蔗遗传多样性，解决了蔗糖产量停滞不前的严峻挑战。艾特肯博士说："这是甘蔗研究向前迈出的重要一步，将提高我们对甘蔗产量、对不同环境条件的适应性以及抗病性等复杂性状的认识。这是首个完成的优质甘蔗品种基因组，代表了全球科学家10年合作努力的重大科学成就。这些知识为我们提供了新的工具，以加强世界各地针对这种宝贵的生物能源和粮食作物的育种计划。"澳大利亚糖业研究中心细胞遗传学家NathaliePiperidis博士说，该序列的公布将创造大量机会，澳大利亚糖业研究协会为参与这一了不起的成就感到无比自豪。"这项工作不仅有望增进我们对这种神奇作物的了解，而且还将提供前所未有的方法来推动行业内的育种技术，以生产一系列可再生和商业上可行的产品，其中包括但远不止蔗糖"。研究论文发表在《自然》杂志上。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427126.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427126.htm

废弃咖啡渣可充当部分沙子 使混凝土强度提高30%

废弃咖啡渣可充当部分沙子使混凝土强度提高30%现在，皇家墨尔本理工大学（RMITUniversity）的研究人员首次为这种特殊的废物找到了一种实用的用途：将其融入混凝土中。这项研究的第一作者RajeevRoychand说："我们工作的灵感来自于找到一种创新的方法来利用建筑项目中的大量咖啡废料，而不是将其填埋--让咖啡的生命'得以延续'。"由于颗粒细小，SCG已被提议作为土木建筑应用中的有用成分。因此，研究人员决定对此进行试验。他们首先从澳大利亚墨尔本附近的多家咖啡馆收集SCG，并将其烘干以去除水分。然后在两种不同的温度下（350°C（662°F）或500°C（932°F））对干燥的有机材料进行加热，利用一种称为热解的低能耗、无氧工艺生成生物炭。研究人员使用了十二种混合设计来比较未经处理的SCG、350度加热的SCG和500度加热的SCG对混凝土机械和微观结构行为的影响。在普通硅酸盐水泥中分别加入0%、5%、10%、15%和20%的不同SCG，作为细骨料的替代品。这里使用的细骨料是天然砂。将新拌混凝土倒入模具中并振捣以去除气穴。然后在室温下固化24小时，脱模并在水箱中固化，直至进行抗压强度测试，并使用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）进行分析。抗压强度是指固体材料在不发生断裂的情况下所能承受的最大压应力。研究人员发现，在他们测试的所有混凝土复合材料中，用在350°C（662°F）高温下热解的SCG替代15%沙子的复合材料显著改善了材料性能，使抗压强度提高了29.3%。虽然这项研究仍处于早期阶段，但结果很有希望，而且由于咖啡无处不在，有可能被用于世界各地的建筑中。共同第一作者香农-基尔马丁-林奇（ShannonKilmartin-Lynch）说："混凝土行业有可能为增加废咖啡等有机废物的回收利用做出重大贡献。我们的研究还处于早期阶段，但这些令人兴奋的发现提供了一种创新方法，可以大大减少填埋的有机废物数量。"除了节省垃圾填埋场的空间，这种混凝土生产技术还解决了另一个环境问题：保护有限的自然资源。我们每年大约开采400亿至500亿吨砂石用于建筑业。该研究的共同通讯作者李杰说："为了满足建筑业快速增长的需求，世界各地都在不断开采天然砂--通常取自河床和河岸--这对环境造成了巨大影响。采用循环经济的方法，我们可以让有机废物远离垃圾填埋场，还能更好地保护沙子等自然资源。"研究人员计划对350度加热的咖啡生物炭进行长期机械和耐久性测试，以了解其在建筑行业的潜在应用，并进一步探索使用不同热解温度对材料性能的影响。该研究发表在《清洁生产期刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378927.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378927.htm

科学家将木材废料转化为透明防雾涂料

科学家将木材废料转化为透明防雾涂料随着当前对循环经济和气候变化的重视，木质素（一种将木材中的细胞、纤维和容器结合在一起的有机物质）被认为是一种很有前途的可再生资源，可以取代化石材料。但目前，这种纸浆和造纸工业的副产品还未得到充分利用，其中约98%用于燃烧加热或发电。使用木质素的障碍之一是其分子结构复杂，难以分解。现在，芬兰阿尔托大学的研究人员开发出了一种方法，可以将木质素转化为具有防雾和防反射特性的生物基透明涂层。木质素纳米颗粒（LNPs）具有亲水性，适合制造纹理，因此非常适合光学应用，尤其是需要防雾性能的应用。然而，实现这一用途的一个问题是克服颗粒的不透明性，这需要精确控制薄膜厚度。在目前的研究中，研究人员着眼于减小LNPs的尺寸，以克服不透明性问题，因为较小的颗粒不容易混浊，而且散射光更均匀。该研究的第一作者亚历山大-亨恩（AlexanderHenn）说："光学涂层需要透明，但到目前为止，即使相当薄的木质素颗粒薄膜也是可见的。我们知道，小颗粒看起来不那么浑浊，所以我想了解能否通过将颗粒尺寸减小到最小来制作隐形颗粒膜。"为了缩小颗粒尺寸，研究人员通过乙酰化对木质素进行了化学改性，乙酰化是一种酯化反应，将乙酰官能团引入有机化合物中。使用乙酸驱动反应--在140°F（60°C）的相对较低温度下仅需10分钟--该过程产生了高浓度的超小型LNP，具有意想不到的特性。Henn说："我用乙酰化木质素制成的木质素颗粒具有相当令人惊讶的特性，这使得这项研究的其他部分变得非常有趣。例如，制作光子薄膜的可能性就完全出乎意料。"颗粒的小尺寸使研究人员能够控制层的厚度和外观，从透明的亚单层到多层薄膜，这使他们能够控制不同波长光的颜色和吸收率。快速而简单的乙酰化方法可产生可用于不同用途的木质素图/Henn等人/阿尔托大学(CCBY4.0)他们发现超薄透明涂层可以减少水滴造成的光散射，并得出结论：乙酰化木质素适合用作透明表面的防雾涂层。此外，通过加厚涂层和使用多层薄膜，研究人员可以控制涂层的颜色，从而获得明亮的黄色、蓝色和紫色。这些较厚的涂层还具有光子特性，即它们能反射光线。研究人员说，乙酰化反应的速度和简易性及其高产率意味着它可以扩大到工业水平，木质素是碳汇的额外好处。该研究的通讯作者之一莫妮卡-厄斯特伯格（MonikaÖsterberg）说："基于木质素的产品可能具有商业价值，同时还能起到碳汇的作用，有助于缓解目前对化石燃料的依赖并减少二氧化碳排放。像这样的高价值应用对于推动木质素的价值化，使我们不再仅仅将木质素用作燃料非常重要"。该研究发表在《化学工程杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386587.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386587.htm

金纳米粒子催化剂有助于将塑料废料转化为有用的化合物

金纳米粒子催化剂有助于将塑料废料转化为有用的化合物金纳米粒子催化剂可以回收聚酯和生物质来自东京都立大学的研究人员发现，支持在氧化锆表面的金纳米粒子有助于将像生物质和聚酯这样的废料变成有机硅烷化合物，这是用于广泛用途的宝贵化学品。新方案利用了金纳米粒子和氧化锆支持物的两性（酸和碱）性质之间的合作。其结果是一个需要较少条件的反应，以及一个更环保的废物升级回收方法。循环利用是人类解决全球塑料垃圾问题的一个重要部分。它的大部分内容是将塑料垃圾变成塑料产品。然而，科学家们也一直在探索其他方法，以鼓励将废物材料作为一种资源使用。这包括升级再造，将废料转化为全新的化合物和产品，这些化合物和产品可能比用来制造它们的材料更有价值。醚和酯在由安装在氧化锆基底上的金纳米粒子组成的混合催化剂存在下与二硅烷反应。金纳米粒子的存在以及支持物上的酸性和碱性位点有助于将醚和酯基转化为硅烷基。资料来源：东京都立大学由三浦宏树副教授领导的东京都大学的一个研究小组一直致力于将塑料和生物质转化为有机硅烷，有机硅烷是连接有硅原子的有机分子，形成碳硅键。有机硅烷是高性能涂料的宝贵材料，也是生产药品和农用化学品的中间体。然而，硅原子的添加往往涉及对空气和水分敏感的试剂，需要高温，更不用说苛刻的酸性或碱性条件可能使转换过程本身成为环境负担。现在，该团队已经应用了一种混合催化剂材料，由支持在氧化锆载体上的金纳米粒子组成。该催化剂采用醚基和酯基，这两种基团在聚酯等塑料和纤维素等生物质化合物中都很丰富，并帮助它们与一种被称为二硅烷的含硅化合物发生反应。在溶液中温和加热的情况下，他们成功地在酯或醚基所在的地方创建了有机硅烷基团。通过对机制的详细研究，该团队发现，金纳米粒子和支持物的两性（包括碱性和酸性）性质之间的合作是在温和条件下有效、高产地转换原材料的原因。鉴于塑料垃圾处理通常需要燃烧或苛刻的酸性/碱性条件，该工艺本身已经提供了一条在要求低得多的条件下分解聚酯的简便途径。然而，这里的关键点是，反应的产物本身是有价值的化合物，可以用于新的应用。该团队希望，这条生产有机硅烷的新路线构成了我们通往碳中和未来的途径的一部分，在那里，塑料不会进入环境，而是成为社会中更有用的产品。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350321.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350321.htm