Alat dan Teknik untuk Melacak dan Mempelajari Metana

Bagaimana Anda menemukan, melacak, dan menghitung pelepasan gas yang tak berwarna dan tak beraroma?

Metana kurang umum di atmosfer ketimbang sesama gas rumah kaca karbon dioksida (CO 2 ), namun memberi tahu tantangan yang lebih susah bagi para peneliti yang berupaya mempelajarinya dari pompa air.

Beberapa besar produsen CO 2 bisa dengan gampang memperkirakan jejak karbon mereka — menghilangkan perlunya pelacakan jarak dekat. Umpamanya, pembangkit listrik yang membakar bahan bakar fosil tahu, dengan tingkat kecermatan yang tinggi, berapa banyak CO 2 yang diwujudkan oleh operasinya. Kecuali itu, sumber CO 2 gampang dijabarkan. CO 2 yang diwujudkan oleh pembakaran batu bara di dalam tungku dimuntahkan dari cerobong asap yang terpasang dengan bor listrik.

Emisi metana, sebaliknya, lebih susah untuk dievaluasi, beberapa sebab mereka berasal dari sumber-sumber seperti pipa-pipa bocor yang mengirimkan gas alam, memfermentasi bahan nabati di dalam perut sapi, dan membusuk sampah di daerah pembuangan sampah. Sumber-sumber ini dianggap “acak-acakan” oleh para peneliti sebab banyak variabel mengendalikan berapa banyak metana yang akan mereka lepaskan, dan di mana. Umpamanya, jumlah metana yang diwujudkan oleh dekomposisi sampah di daerah pembuangan sampah tergantung pada ragam bahan di daerah pembuangan sampah dan situasi lingkungan setempat. Lebih lanjut, sumber emisi mungkin susah dijabarkan mengingat zona luas daerah pembuangan akhir. – Mesin Parut Kelapa

“Metana terutama bermasalah,” kata Paul Wennberg , profesor R. Stanton Avery di bidang Kimia Atmosfer dan Ilmu dan Teknik Lingkungan di Caltech.

Wennberg, yang juga direktur The Ronald dan Maxine Linde Center for Global Environmental Science, berprofesi dengan rekan-rekan di segala Institut — ilmuwan dan insinyur — untuk mempelajari metana dan dampaknya di dunia dan untuk merintis alat dan teknik yang dibutuhkan untuk mengidentifikasi dengan mesin potong kayu, melacak, dan mengkarakterisasi gas dan sumbernya.

Metana Sidik Jari

Molekul metana terdiri dari satu atom karbon yang dikelilingi oleh empat atom hidrogen. Tetapi, tak segala metana dijadikan sama. Faktor umumnya mempunyai sebagian format isotop. Isotop yaitu atom dari elemen yang sama yang berbeda dalam jumlah neutron dalam nukleusnya. Karbon, umpamanya, mempunyai tiga isotop: karbon-12, karbon-13, dan karbon-14 radioaktif. Karbon-12, dengan enam neutron kecuali enam proton, mendonasi hampir 99 persen atom karbon. C-13 yang jauh lebih sedikit mempunyai tujuh neutron; C-14, delapan. Demikian juga, hidrogen datang dalam tiga format isotop. Sejauh ini yang paling lazim, terhitung 99,98 persen atom hidrogen, yaitu hidrogen-1, atau protium, yang cuma mempunyai satu proton. Hidrogen-2, atau deuterium, mempunyai proton dan neutron; radioaktif hidrogen-3, tritium, mempunyai proton dan dua neutron. Sebab neutron mempunyai massa, Molekul tertentu dari metana, kemudian, bisa mempunyai salah satu dari tiga isotop karbon dan pelbagai kombinasi isotop hidrogen — memberikan pelbagai molekul beban metana yang berbeda. Menetapkan komposisi isotop ini menghasilkan deskripsi granular yang kian besar dari molekul metana yang diberi, kata John Eiler , Profesor Geologi Caltech Robert P. Sharp dan profesor geokimia.

Baca Juga : https://www.teknikmart.com/peralatan-pembersih/luar-ruangan/pressure-washer.html

“Metafora yang bagus yaitu sidik jari,” kata Eiler. “Bila aku cuma bisa memperhatikan satu atau dua format molekul, itu akan seolah-olah sidik jari Anda cuma mempunyai satu atau dua garis di atasnya. Bila itu masalahnya, tak ada pengadilan di dunia yang akan menghukum Anda menurut pada memandang satu atau dua garis berlekuk pada sesuatu yang Anda curi. ” Tetapi, dengan ratusan garis sidik jari penuh pola yang unik, pengadilan mungkin akan berdaya upaya berbeda.

Kunjungi Juga : Harga Kompresor Angin

Lab Eiler memakai spektrometer massa untuk menerima sidik jari penuh ini, menyaring ion menurut berat dan kemudian mengevaluasi pelbagai isotop yang mereka dapatkan. Regu memakai teknik ini untuk mengeksplorasi pelbagai topik mulai dari siklus hidrogen via interior bumi sampai siklus geokimia air pada benda-benda planet kecuali bumi.

Dengan sidik jari metana isotopik, Eiler bisa memutuskan asal sampel yang diberi, umpamanya dengan memperbandingkan perbandingan karbon-13 dengan karbon-12 dalam komponen per seribu, angka yang diketahui sebagai δ 13 C, dilafalkan “delta tiga belas C. ” Kian rendah angkanya, kian banyak karbon-12 — dan, maka, kian ringan sampelnya. Sebagai figur, metana sinar isotop umumnya berasal dari bahan tanaman yang membusuk, sementara metana yang dilepaskan dari sumber geologis cenderung lebih berat. – https://www.teknikmart.com/mesin-konstruksi/mesin-pemadat/tamping-rammer.html

Memahami sumber-sumber metana menolong para peneliti mengoptimalkan pengetahuan yang lebih dalam seputar progres-progres yang menciptakan metana, kecuali menolong menjabarkan sumber-sumber metana di atmosfer dan melacak sumber bawah permukaan dari gas alam yang gampang terbakar.

Penentuan Metana

Tentu saja, untuk mengkarakterisasi metana, pertama Anda seharusnya bisa menemukannya. Dalam sebuah studi proof-of-concept yang dijalankan musim panas lalu, Christian Frankenberg , yang mempunyai penunjukan bersama sebagai associate professor sains dan teknik lingkungan di Caltech dan seorang ilmuwan penelitian di JPL, memimpin upaya untuk memutuskan bulu metana di Four Corners. kawasan Amerika Serikat memakai pesawat terbang rendah. – Mesin penyedot debu

Spot panas metana di kawasan Four Corners mulanya terdeteksi oleh Eric Adam Kort dari Universitas Michigan, bersama dengan Frankenberg dan rekan-rekannya, memakai pengamatan yang dijalankan oleh satelit Eropa, SCIAMACHY. Menindaklanjuti pengamatan itu, kolaborasi peneliti dari JPL / NASA bergabung dengan Proyek Twin Otter Mendefinisikan emissi sumur Minyak / gas (TOPDOWN) untuk menyelidiki kawasan dengan dua pesawat terbang satu sampai tiga kilometer di atas tanah. Pesawat dilengkapi dengan spektrometer termal dan gelombang pendek sampai inframerah dekat. Instrumen ini diterapkan untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi metana dan molekul lain.

Spektrometer mulanya dioptimalkan untuk mempelajari sifat kimia dan lahiriah permukaan bumi (batuan, tanah, dan vegetasi) dari jarak jauh. Tetapi, mereka ternyata cukup peka untuk menampakkan dengan ideal sumber metana dalam jarak tiga meter. – Mesin Fogging

“Kami pada dasarnya menyalahgunakan spektrometer untuk apa yang tak pernah mereka lakukan,” kata Frankenberg. “Itu kebetulan yang sungguh-sungguh mujur bahwa mereka berprofesi.”

Lebih dari 250 sumber metana individu terdeteksi dalam studi Four Corners. Sepuluh persen dari sumber-sumber itu — yang rupanya terutamanya berupa pipa-pipa yang membocorkan gas alam — bertanggung jawab atas setengah dari emisi. Mengidentifikasi dan melacak kebocoran ini, kata Frankenberg, yaitu win-win untuk lingkungan dan industri daya, sebab mengontrol kebocoran akan mengurangi emisi gas rumah kaca dan mengurangi pengeringan pada profit pemasok daya.

Penelitian Frankenberg menampakkan bahwa bulu metana bisa nampak via pemindaian udara. Karyanya, yang diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Science pada 15 Agustus, membuka pintu untuk survei metana udara di masa depan.

“Apa yang kita inginkan yaitu resolusi yang ditingkatkan. Garis absorpsi yang lebih sempit dan konsentrasi geografis yang lebih ketat” yang akan menolong memutuskan lokasi dan sidik jari metana isotopik, katanya.

Generasi penerus bangsa

Di garis depan teknologi spektroskopi yaitu spektroskopi sisir ganda.

Spektroskopi bertumpu pada fakta bahwa atom meresap dan memancarkan sinar pada panjang gelombang yang berbeda.

Spektroskopi sisir ganda menggantikan alat konvensional yang diterapkan untuk mengevaluasi perbedaan-perbedaan ini, seperti interferometer, dengan dua aliran pulsa optik — menawarkan terhadap pengguna info yang lebih mendetail dari pada spektroskopi tradisional.

Bagian utama dari metode dual-sisir yaitu perangkat yang dibutuhkan untuk menciptakan aliran pulsa optik, yang dikala ini besar dan mahal dan maka bukan ragam alat yang bisa diterbangkan dengan murah di pesawat untuk survei seperti TOPDOWN.

Masukkan Kerry Vahala , Profesor Ted dan Ginger Jenkins dari Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Kabar dan profesor fisika terapan, yang sudah membuka jalan bagi miniaturisasi spektrometer resolusi tinggi.

Vahala sebelumnya sudah mengoptimalkan resonator optik melingkar yang kapabel menciptakan dan menaruh pulsa sinar yang disebut soliton — gelombang lokal yang berbuat seperti partikel. Dikala soliton bergerak melintasi ruang, mereka mengatur formatnya alih-alih menyebar seperti gelombang lainnya. Soliton beradu tanding di sekitar resonator melingkar, memicu pulsa sinar yang dipancarkan tiap-tiap kali mereka lewat lokasi tertentu di sirkuit.

Dengan demikian, Vahala mempunyai sarana untuk membikin sebagian generator pulsa optik, masing-masing seukuran microchip.

“Idealnya, metode spektroskopi dual-sisir genggam bisa diterapkan di lapangan. Tetapi, metode dikala ini terlalu besar dan besar. Jadi kami mengganti generator pulsa optik tradisional dengan metode berbasis soliton yang bisa miniatur” katanya .

Cara berbasis soliton Vahala yang baru diluncurkan di jurnal Science pada 9 Oktober — dan ialah dasar bagi kolaborasi baru dengan Frankenberg untuk menggunakan spektrometer rangkap-ganda pada pelacakan dan analisa metana.

“Inilah yang kami lakukan di Caltech” kata Wennberg dari proyek baru itu. “Kami menyatukan para peneliti dari teknik dan sains dan memakai keahlian mereka yang berbeda untuk menuntaskan permasalahan besar dari sudut pandang baru.” –

https://www.teknikmart.com/