Keramiske honningkage luftfiltre kan reducere byforurening

En ny type udendørs filter, der kan reducere byens luftforurening, og som planlægges debuteret ved OL i Paris 2024, har modtaget Horizon -prisen på 3 millioner euro for materialer til ren luft.

Præmien, som blev annonceret den 30. oktober på konferencen Innovative Industries for Smart Growth i Wien, Østrig, blev lanceret af EU i 2015 for at finde den mest overkommelige, bæredygtig og innovativ løsning til at reducere koncentrationen af ​​partikler i byområder.

Jean-Jacques Theron, materialedirektør ved Corning European Technology Center, Frankrig, som vandt prisen for at tilpasse virksomhedens eksisterende teknologi til brug i det fri, sagde, at han var inspireret af kolleger, der arbejdede i virksomhedens kinesiske laboratorium.

"Det er meget velkendt, at partikelforureningsniveauer i kinesiske byområder undertiden kan være temmelig høje, "sagde han." Der er nogle steder, hvor du ikke engang kan se 10 meter foran dig. Det ser ikke ud til at være så slemt i Europa, men når du begynder at grave i dataene - især (når du ser på) fine og ultrafine partikler, nogle af dem er ikke engang synlige, men de har en sundhedsskadelig effekt. "

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen luftforurening udgør i øjeblikket den største miljørisiko for menneskers sundhed.

"Faktum er, at der lokalt er registreret nogle temmelig høje niveauer i Europa, hvilket betyder, at der er behov for at rense luften, "sagde Theron.

For at løse problemet, Therons team besluttede at tilpasse et filter designet til at fange køretøjsemissioner, så det kunne rense luften for partikler. I overensstemmelse med præmiekriterierne de skulle sikre, at det var bæredygtigt, kompatibel med miljøet og overkommelig.

"Vi tilpassede og udviklede filterkonceptet, der oprindeligt blev opfundet på Corning til mobile emissioner. Hovedudfordringen her, og en af ​​grundene til, at vi ikke bare kunne holde det udenfor, er den store mangfoldighed af partikler til udendørs applikationer - støv, flyveaske, røg, aerosoler, dampe, tåge og kondenserende dampe - modsat dem fra mobile emissioner - sodpartikler fra forbrændingsmotoremissioner, "sagde Theron.

Bikage

Nøglen til filteret er bikagedesignet og keramiske materialer. Når luft passerer gennem strukturen, partikler klæber til væggene, efterlader ren luft at blive bortvist.

"Bikagestrukturen er gearet til at opnå et meget stort filtreringsområde over et meget lille rum, "sagde Theron." Og keramikken er først og fremmest vigtig, fordi vi har mulighed for at manipulere dem til bikage strukturer og for det andet fordi keramikken er porøs, som gør det muligt at fange de finere partikler. "

Materialet, der danner filteret, kaldes cordierit - det er lavet af en blanding af ler, aluminiumoxid, talkum og silica. "Disse er helt naturlige uorganiske materialer, "Sagde Theron. Cordierit har et højt smeltepunkt, hvilket gør den meget holdbar.

Kombinationen af ​​materiale og design fører til et yderst effektivt filtreringssystem. Designet af det endelige system er stadig ved at blive færdiggjort, men en enhed i fuld størrelse kan være omkring 10 meter høj og levere 3,6 millioner kubikmeter renset luft hver dag.

Forskerne vil bruge nogle af deres præmiepenge til at regne ud, hvor mange enheder der ville være nødvendige for at sikre ren luft i et givet område, og stationerne vil blive designet til at tilpasse sig forskellige forureningsniveauer, så styrken af ​​filtreringsprocessen kan justeres.

I samarbejde med teamet i Kina, Therons laboratorium placerede prototype filterstationer i Shanghai, Kina og nord for Paris, Frankrig, og overvåget deres præstationer. De fandt ud af, at det hjalp med at holde niveauet af partikler mindre end 2,5 mikron under Verdenssundhedsorganisationens tærskel for ren luft på 10 mikrogram pr. Kubikmeter.

Stationerne indsamler også luftforureningsdata på daglig basis, levere et datasæt af høj kvalitet, der gør det muligt for forskerne at spore forureningsniveauer over tid og foretage justeringer af filtreringsstyrkeniveauerne efter behov.

Teknologien er stadig i prototypefasen, men pengene fra Horizon -prisen går til at få dem på markedet, forhåbentlig i tide til de olympiske lege i 2024 i Paris. Theron forestiller sig, at filtrene officielt vil blive lanceret ved OL, og stationerne kunne placeres i den olympiske landsby, med det mål at give atleterne en kilde til ren luft af høj kvalitet.