De opmars van groene energie is direct gerelateerd aan het verkrijgen van nieuwe kristallijne materialen. Zeolieten zijn bijvoorbeeld poreuze materialen die worden gebruikt als katalysator in de olie-industrie en als moleculaire zeven in de zuivering van water. De effectiviteit van zonne-energie is afhankelijk van siliciumkristallen. En de grote uitdaging van energieaccumulatie ligt in het verbeteren van de kristallisatie van halfgeleidermaterialen.
Weet u hoe een zonne-energiecentrale werkt? Weet je wat een brandstofcel en een katalysator zijn? Kun je je voorstellen hoe een moleculaire zeef water zuivert?
Zeolieten zijn microporeus met een extreem hoog vermogen om te hydrateren en te drogen door de aanwezigheid van poriën en kanalen van een bepaalde grootte in hun structuur. Er zijn zo'n 200 soorten zeolieten geïdentificeerd op basis van hun structuur. De meeste daarvan zijn synthetisch, maar sommige bestaan in de natuur in de vorm van mineralen, zoals Leuciet, Heulandiet en Stilbiet, dat het eerste bekende zeoliet was. Deze mineralen komen voor in vulkanisch, metamorfisch en sedimentair gesteente. Hun kristallijne structuur wordt gevormd door tetraëders die met elkaar verbonden zijn tot een driedimensionaal raster waarin elk zuurstofatoom wordt gedeeld door twee siliciumatomen.
Zeolieten dragen op verschillende manieren bij aan een schoner en veiliger milieu. Bijna al hun toepassingen zijn gericht op het oplossen van problemen met betrekking tot vervuiling of energieverbruik in tal van industriële, technologische en huishoudelijke processen. Dankzij hun vermogen om andere moleculen te absorberen en water te verzachten, zijn ze bijvoorbeeld aanwezig in de meeste wasmiddelen, ter vervanging van vervuilende stoffen op basis van fosfaten, in bodemverbeteraars voor de landbouw en in waterfilters.
Natrium Zeoliet A, hierboven afgebeeld, wordt gebruikt om water te ontharden door middel van een ionenwisselaar. Dit helpt de efficiëntie van de wasmiddelen die het bevatten te verbeteren, waardoor de watervervuiling en het energieverbruik tijdens het wassen worden verminderd.
Sommige zeolieten hebben een moleculaire selectiviteit voor stoffen die ze absorberen, wat betekent dat ze zeer specifiek zijn voor bepaalde katalytische toepassingen. Katalysatoren maken per definitie elk chemisch proces efficiënter. Verschillende synthetische zeolieten worden gebruikt als katalysator in de petrochemische industrie om dieselmoleculen te breken en benzine te produceren. In de nucleaire industrie worden zeolieten gebruikt om radioactieve fusieproducten af te vangen. Hun kristallijne structuur is zeer stabiel en bestand tegen straling, wat betekent dat het radioactieve afval na het comprimeren van het geladen zeoliet bij hitte in een zeer stabiele keramische vorm opgesloten blijft, wat het risico op besmetting vermindert.
Na ongevallen zoals in Tsjernobyl en Fukushima Daiichi werden grote hoeveelheden zeoliet ingegoten om te voorkomen dat het radioactieve cesium zou lekken en zich zou verspreiden in de zee. Andere zeolieten worden ontwikkeld om te worden gebruikt als opslagplaats voor biogas, aangezien het mogelijk is om het gas in hun holtes op te vangen met een grotere efficiëntie dan elke andere bekende methode.
De poriën van zeolieten maken de selectieve absorptie en verspreiding van moleculen met de juiste vorm en grootte mogelijk. Hierboven is een molecuul van paraxyleen in een zeolietkanaal. Hierdoor kunnen de scheidings- en katalyseprocessen de petrochemische industrie schoner en efficiënter maken.
Natuurlijke zeolieten zijn al tweehonderd jaar bekend. Synthetische zeolieten worden al sinds de jaren vijftig van de vorige eeuw geproduceerd. Momenteel worden meer dan 12000 ton van ongeveer 100 verschillende zeolieten geproduceerd.
Synthetische zeolieten worden veel gebruikt als katalysator in de petrochemische industrie. Dit gebruik wordt beschouwd als een van de grootste verworvenheden van de twintigste-eeuwse chemie, en het verbruikt meer dan 10 miljard dollar van deze producten.
Het grootste gebruik van zeolieten is echter in de productie van wasmiddelen, die bijna 2 miljoen ton zeoliet per jaar verbruiken.
De kernramp in Fukushima heeft geleid tot een hoge mate van besmetting met cesium-134, cesium-137 en andere radioactieve isotopen. Onmiddellijk na de ramp werden zeolieten in de zee rond de kerncentrale gegoten om deze gevaarlijke radioactieve isotopen op te vangen en te immobiliseren.
Natuurlijke zeolieten worden gevormd door de verandering van vulkanisch gesteente en aslagen wanneer ze reageren met alkalisch grondwater.
Veel Zapotec-gebouwen in de buurt van Oaxaca, Mexico, zijn gebouwd van vulkanisch tufsteen dat bijna uitsluitend uit zeolieten bestaat. Zo ook in veel gebouwen in Napels, die zijn gebouwd met "tuffo giallo Napolitano", ook een zeolitaanse tufsteen, en in tal van kathedralen en openbare gebouwen in Midden-Europa.
Natuurlijke zeolieten zijn de meest efficiënte bekende filters voor het absorberen van het zwaveldioxide dat ontstaat bij de verbranding van kolen met een hoog zwavelgehalte - de oorzaak van zure regen.
karaf, whiskykaraf, whiskey karaf, kristallen karaf, wijnkaraffen, wijnkaraf, kristal karaf, decanteer karaf, whiskey karaf kristal, kristal karaf, glazen karaf, karaf graveren, champagneglazen, whisky glazen, whiskey glazen.
