home
user-header

                        
                        
Российские ученые сравнили энергопотребление при добыче и синтезе алмазов
Сур Бере
Pro аккаунт
9 ноября 2021 г., 17:54 240

Ученые из ВШЭ, РАН и Сколтеха подсчитали актуальные удельные энергозатраты при производстве алмазов традиционным (добыча) и инновационными (синтез) способами. В зависимости от технологии на производство одного карата алмазов расходуется от 36 до 215 кВт/ч энергии. Оказалось, что не все технологии синтеза алмазов превосходят их добычу по энергоэффективности.

Getty images  


 

Результаты исследования опубликованы в журнале Energies. Энергозатраты при производстве алмазов служат индикатором общей эффективности производства: чем они ниже, тем меньше прямая и косвенная удельная экологическая нагрузка. Добыча алмазов в Восточной Сибири и Южной Африке не выходит за пределы интервала 96–150 кВт/ч за карат, что примерно соответствует медианным значениям энергоэффективности. Кроме того, именно энергозатраты — одна из основных статей операционных издержек при производстве алмазов.

 

На основе отчетности ведущих производителей алмазов — «АЛРОСА» и De Beers, а также лабораторных исследований процессов синтеза ученые из Высшей школы экономики, Института проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН и Сколтеха проанализировали удельные энергозатраты при производстве алмазов за 2020 и 2021 годы.

 

CVD реактор (слева, на переднем плане) и HPHT пресс (справа) (Из авторского архива Жданова В. Л.)

 

«Благодаря актуализации данных мы видим общую динамику — она идет в сторону  снижения энергозатрат. При этом гипотеза, что синтез алмазов априори более экологически эффективный способ их производства, не подтвердилась: добыча алмазов как минимум не уступает по энергоэффективности распространенной технологии химического осаждения из газовой среды (CVD)», — комментирует автор статьи профессор ВШЭ Владислав Жданов.

 

Как подсчитали ученые, в зависимости от технологи на производство одного карата алмазов расходуется от 36 до 215 кВт/ч энергии. При синтезе алмазов методом с открытым контуром охлаждения (High-Pressure-High-Temperature) — наиболее распространенным на сегодняшний день — энергозатраты составляют лишь около  30  кВт/ч на карат, а при синтезе методом химического осаждения из газовой среды удельный расход электричества может превышать 200 кВт/ч.

 

Схема CVD синтеза: Метан CH4 и водород H2 под действием температуры и излучения распадаются на радикал метила (-CH3) и атомарный водород H. Метил (-CH3) захватывается кристаллической решеткой алмаза (С) и в дальнейшем теряет собственные атомы водорода под действием внешнего атомарного водорода в плазме (Пресс-служба НИУ ВШЭ) 

 

Другими словами, энергоаппетиты методов синтеза алмазов значительно отличаются. При этом именно метод химического осаждения из газовой среды, несмотря на его большую удельную энергоемкость, позволяет получать алмазы со специальными свойствами, находящими применение, в частности, в области квантовой физики и термоядерной энергетики.

 

«Кроме двух вышеперечисленных технологий синтеза, существуют еще как минимум два метода получения алмазов в лабораторных условиях — детонация и кавитация, удельное энергопотребление которых не учитывалось в нашем исследовании, — отметил профессор Жданов. — Если уместно выделять фаворитов в гонке технологий синтеза, то моя ставка — на осаждение из газовой среды и кавитацию: считаю, что именно эти технологии обладают максимальным потенциалом роста».

 

Исследователи полагают, что оба способа производства алмазов — и добыча, и синтез — имеют значительный потенциал повышения энергоэффективности, что в конечном итоге положительно скажется на индустрии. Результаты исследования могут быть полезны как для производителей алмазов, так и для конечных потребителей, которым важен экологический аспект приобретаемой продукции.

 

Naked Science

#естественные_науки, #энергетика, #наукороссия

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться или зарегистрироваться
Читайте также

Добрый день. Решил все таки рассказать как я переболел коронавирусом в прошлом году, как всё происходило. Думаю не надо замалчивать разные нюансы работы медиков.

 

Да, я был вакцинирован. Вакцинировался в августе, заболел в октябре. В четверг вечером голова разболелась, ночью температурил. На следующий день температура опять поднялась, после обеда позвонил в больницу, оставил заявку на взятие анализа. Сказали что завтра приедут, т.е. в субботу. Но я сомневался что в субботу приедут, так как в позапрошлом году, когда я был контактным, на выходных тоже не приехали. Так и случилось, приехали только в понедельник, и то поздно вечером. В этот же понедельник у меня уже пропали вкус и обоняние. И вот когда брали анализы, нам сказали что анализы в город поедут только в среду. И что мы имеем? Со дня заявки на анализы, прошла неделя, чтобы узнать результаты. НЕДЕЛЯ. А как вы знаете, врач может выписать лекарства от ковида только после положительного результата. А поражение легких от ковида, за пару дней может достичь 60 процентов. До выдачи результата анализа мне уже стало трудно дышать полной грудью. Появился сухой кашель. Я заранее попросил у врача список лекарств, которыми надо закупиться, так как уже было понятно и без анализа что это ковид, еще и были сомнения что такие лекарства можно найти в нашем улусе. 

 

Кстати о лекарствах, это нормально, когда в пик пандемии в целом улусе в аптеках нету парацетамола? Что за халатная работа правительства? Парацетамол пришлось заказать тоже из города, а до этого прям сидели и считали таблетки, на сколько дней хватит их на всех. И какого было удивление что одно лекарство от ковида стоит больше 5К, и это на один курс одного человека. Почему правительство не помогает с лекарствами? Хотя бы половину от цены? В улусах не живут богачи, там живут простые люди с средней зарплатой в 20К, если не меньше. Ладно лично у меня больших проблем с деньгами нет, но я не представляю как лечатся люди которые живут от зарплаты до зарплаты.

 

Так вот, закупились лекарствами на сумму почти в 20К. Сидим лечимся. Участковый врач приезжает каждый день, дает уколы и т.д. Врач записал нас на рентген, чтобы проверить легкие. Сказали что сами приедут за нами. Прошло 2 дня, не приехали. Потом вообще сказали чтобы приехали сами. Кое как добрались. На следующий день врач говорит что мне надо лечь в больницу. Собрался, готов ехать, сказали что заберут. Нет, сказали мест нет. Только когда место освободится. Хотя я был уже уверен что даже если место освободится то не возьмут, так как во-первых, больных было много, во-вторых, я молодой и вакцинирован. Понял что меня возьмут в последнюю очередь. И в этом время, лежу, читаю Ykt, и вижу пост о том что Балабкина говорит не приезжать в город, а лечится в больницах на местах. Сейчас вот смешно, а тогда не очень) Так и лечились дома, каждый вечер приезжал врач, давал укол который помогал мне нормально дышать, прям легкие сразу как будто расширялись. Благо прошло все без серьезных последствий, хотя легкие напоминают о себе до сих пор.

 

Вообще удивляет слабая работа правительства, которая не может обеспечить лекарствами улусы, тем более самым распространенным и дешевым, но в то же время очень нужным лекарством, как парацетамол. Ладно мы, город у нас рядом, интересно узнать как обстоят дела в отдаленных улусах. У них все там организовано или как всегда все замалчивается?

 

И конечно когда пандемия закончится в первую очередь будут награждены всякие министры, а не рядовые врачи. Министры которые сидят у себя в кабинетах, даже республику в нужное время лекарством обеспечить не могут, работу больниц наладить не могут, но все равно получают огромные зарплаты. Такие зарплаты должны получать эти дежурные врачи, которые в 50-ти градусный мороз, поверх пуховика надев эти защитные костюмы, ходят по домам рискуя своим здоровьем, и лечат людей как могут.

 

Поделитесь своими историями, кто болел, как болел, как работали врачи.

Всем здоровья. 

Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации
Обратная связь