Nấu rượu bằng hạt nano

11:54' AM - Thứ hai, 30/05/2016

Trong phương pháp chưng cất truyền thống, hỗn hợp các chất lỏng thường được đun sôi để các chất lỏng thành phần bay hơi ở các điểm sôi khác nhau. Những hợp chất có điểm sôi thấp sẽ bay hơi trước, sau đó ngưng tụ thành chất lỏng nguyên chất. Nhưng quá trình này tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Ví dụ, trong sản xuất rượu etanol công đoạn chưng cất chiếm 75-80% tiêu hao năng lượng.

Để giảm chi phí năng lượng trong các quá trình chưng cất etanol và các loại rượu khác, giáo sư Naomi J. Halas và cộng sự tại Đại học Tổng hợp Rice (Mỹ) đã tìm đến sự trợ giúp của các hạt nano. Cách đây một thập niên, giáo sư Halas là một trong những người đã đi tiên phong trong công nghệ sử dụng các hạt nano với vỏ kim loại có khả năng hấp thụ sóng ánh sáng ở chiều dài bước sóng nhất định và phát lại nhiệt lượng mạnh vào các vùng nhỏ xung quanh chúng. Năm 2012, nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice đã chứng minh việc tập trung ánh sáng Mặt Trời vào các dung dịch nước chứa các hạt nano cỡ 100 nm với lõi SiO2 và vỏ bằng vàng có thể tạo ra hơi nước.

Nay các nhà nghiên cứu nói trên đã áp dụng kỹ thuật tương tự đối với hỗn hợp rượu và nước. Họ sử dụng sợi cáp quang để chiếu ánh sáng laze cận hồng ngoại, cường độ 15 W, lên các lọ nhỏ đựng hỗn hợp etanol - nước, trong đó trộn lẫn các hạt nano SiO2 vỏ vàng. Trong vòng vài phút, các hạt nano đã làm nóng và làm bay hơi etanol có điểm sôi thấp. Sau đó, các nhà nghiên cứu tách và ngưng tụ hơi etanol. Họ cho biết, các hạt nano với kích thước tương đối lớn đã không bị cuốn theo hơi etanol.

Phương pháp trên cũng ngăn ngừa sự hình thành hỗn hợp đẳng sôi - vấn đề thường gặp phải ở các hỗn hợp etanol và nước. Những hỗn hợp đẳng sôi như vậy thường không thể được tách ra thành các thành phần riêng rẽ nếu không sử dụng các tác nhân sấy đặc biệt. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice đã thử nghiệm kỹ thuật chưng cất bằng hạt nano như trên đối với các hỗn hợp rượu và nước ở các tỷ lệ khác nhau. Do chúng không tạo thành hỗn hợp đẳng sôi, các phần cất etanol thu được có độ tinh khiết cao hơn so với các phương pháp chưng cất truyền thống.

Tuy các nhà khoa học không tính toán năng lượng mà các hạt nano đã tiêu hao trong phương pháp chưng cất mới này so với các phương pháp truyền thống, nhưng họ cho biết kỹ thuật mới có thể được thực hiện bằng cách sử dụng ánh sáng Mặt Trời, bỏ qua hoàn toàn nhu cầu sử dụng điện năng. Hơn nữa, trong tương lai người ta có thể sử dụng các hạt nano cacbon rẻ tiền hơn thay cho các hạt nano vàng, vì các hạt nano cacbon cũng nóng lên khi bị chiếu ánh sáng Mặt Trời.

Giáo sư Halas không cho rằng phương pháp nói trên sẽ sớm được ứng dụng cho các quy trình chưng cất quy mô lớn trong công nghiệp hóa chất, nhưng bà cho rằng phương pháp đó có thể hữu ích cho việc thu được nhanh những phần cất với hàm lượng rượu cao ở quy mô nhỏ trong các quá trình tách phức tạp hơn.

Theo một chuyên gia tại Đại học Tổng hợp Bắc Carolina (Mỹ), cho đến nay hiệu ứng gia nhiệt dựa trên các hạt nano đã được nghiên cứu và khảo sát cho các ứng dụng trong y học. Nhưng công trình nghiên cứu mới cho thấy kỹ thuật gia nhiệt dựa trên hiệu ứng đó có thể giúp tăng hiệu suất của các quá trình công nghiệp quan trọng, ví dụ chưng cất rượu etanol.


HS
Theo Chemical & Engineering News, 11/2015

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,