A Világegyetem szövetének titkai rejthetik a földi járművek környezetbarátabb működésének kulcsát

2021 / 06 / 16 / Bobák Zsófia
A Világegyetem szövetének titkai rejthetik a földi járművek környezetbarátabb működésének kulcsát
A Szaturnusz holdján, a Titánon uralkodó körülmények szimulációja során fény derült a benzolgyűrűk kialakulásának titkára, a felfedezés pedig nem várt helyekre vezethet, akár a kevesebb korommal járó belsőégésű motorok fejlesztéséhez is.

A benzolgyűrű (C6H6) hat szén és hat hidrogén atomból álló hatszögű struktúrája az alapja azoknak a nagyon egyszerű felépítésű elemeknek, melyek valaha a régmúltban, még a csillagok formálódásának idején alakultak ki és amelyek, az elképzelés szerint, a szén alapú élet kezdetét jelentették itt a Földön. A policiklusos aromás szénhidrogének (PAH) két vagy több benzolgyűrű összekapcsolódásával alakulnak ki, és nagyobb struktúráik a világegyetem szövetének szerves részét alkotják: megtalálhatóak mindenhol, amerre csak nézünk, legyen az a bolygónk, a Tejút vagy más messzi galaxisok. Arra a kérdésre azonban, hogy mit is keresnek pontosan a policiklikus aromás szénhidrogének a világűrben, még nem sikerült kielégítő választ találni, mivel minden olyan megfigyelés, ami a jelenlétükről tanúskodik indirekt módon történt az infravörös tartományban észlelhető fluoreszcens sugárzásuknak köszönhetően, amit kibocsátanak magukból és ami láthatóvá teszi őket a megfelelő berendezések, például a Spitzer teleszkóp számára.

Ezek a nagy, 50-100 szénatomból felépülő molekulák becslések szerint a csillagközi tér szénmennyiségének 15%-át teszik ki, így olyannyira fontos részeit jelentik az univerzumnak, hogy a kutatásukra a világ minden pontján indítottak már projekteket, többek között az EUROPAH programot is, amelynek keretében 2016-tól 2021 márciusáig négymillió euróval támogatta az Európai Bizottság az ezzel kapcsolatos vizsgálatokat. Bármi legyen is a funkciója a policiklusos aromás szénhidrogéneknek a távoli galaxisok formálódásában, amit biztosan tudunk róluk, hogy van egy sötétebb, fenyegetőbb arcuk is, amelyet itt a Földön jól ismer mindenki.

A kisebb formátumú verziói ugyanis karciogén hatásúak.

Méghozzá a tökéletlen égés során keletkezett PAH-k ugyanúgy megtalálhatóak a bolygó minden pontján, mint ahogy a nagyobb molekuláik az űrben. Ezért a jelenségért nem csak az emberi tevékenység felelős, hanem maga a természet is, a vulkánok, a természetes módon kialakuló tüzek vagy a föld alatti kőolaj raktárak szivárgása során is képződnek ilyen típusú szénhidrogének, de az emberek is sokban hozzájárulnak a káros anyagok jelenlétéhez a kormot (és a benne lévő PAH-t) eredményező műveletekkel, mint amilyen az aszfaltgyártás, az alumínium előállítása, a kőolaj finomítás, a tarlók és erdők égetése, de az olyan hétköznapi elfoglaltságok is, mint a grillezés, a tűzzel való fűtés vagy főzés vagy bármilyen más, organikus anyagok elégetésével járó tevékenység. Ezek közé tartozik a fosszilis tüzelőanyagokkal működő járművek használata is. A levegőből és vízből az emberi szervezetbe kerülve a vegyületek mérgezőek, immunszupresszáns hatásúak vagy potenciálisan rákkeltőek lehetnek, a Nébih leírása szerint:

"az anyagok genotoxikus rákkeltő tulajdonsága miatt szervezetbe kerülésük nem kívánatos. A bevitel azonban nem kerülhető el, de az ésszerűen elérhető legalacsonyabb szintre kell szorítani."

A benzo(a)pirént az IARC, a WHO rákkutató ügynöksége humán karcinogénnek tekinti, míg a benzo(a)antracén, benzo(b)fluorantén és krizén potenciálisan rákkeltő az emberekre nézve. Hogy a lehető legalacsonyabb szintre lehessen szorítani az önkéntelenül elfogyasztott és belélegzett PAH mennyiségét, ahhoz részben hozzájárulhat a közlekedési eszközök környezetbaráttabbá tétele is, de a belsőégésű motoroktól való elszakadás hosszú búcsúnak ígérkezik, akkor is, ha az elektromos autók és buszok, sőt hajók és drónok már itt járnak közöttünk. A teljes járműipar átállása az elektromos járművek gyártására lassú folyamat, valamint a jelenleg forgalomban lévő fosszilis tüzelőanyagokkal működő eszközök sem tűnnek el egyik-napról a másikra, még akkor sem, ha egyre olcsóbbá válnak az alternatívák.

A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium becslése szerint még kell legalább huszonöt év, mire elképzelhető lesz, hogy mindenki elektromos autóval jár majd, addig is fontos lehet a belsőégésű motorok hatékonyabbá tétele a kevesebb károsanyag kibocsátás érdekében. Ezt a fejlesztést segítheti elő, ha végre fény derül a benzolgyűrűk titkára, pontosabban arra, hogy hogyan is alakulnak ki a struktúrák és belőlük hogyan képződik a több gyűrűből álló szerkezet, ami a korom káros mivoltáért felelős. A Berkeley Lab kutatói a Hawaii és a Floridai Nemzetközi Egyetem szakértőivel együtt laboratóriumban szimulálták azokat az extrém körülményeket, melyek az űrben, a Szaturnusz Titán holdján uralkodnak, illetve azokat is, amelyek a belső égésű motorok terét jellemzik, előbbi esetében a szénhidrogénekkel teli atmoszférát, utóbbinál azt a hatalmas nyomást és hőmérsékletet, ami lehetségessé teszi, hogy az ott lezajló reakciók beindítsák a benzolképződés folyamatát.

A megfigyelések szerint ilyen nagynyomású környezetben a propargil radikálisoknak (szabadgyököknek) izomereiből benzolgyűrűk alakultak ki. Ez megerősítette azt a korábbi feltételezést, miszerint a C3H3 radikálisnak a magas reakcióképessége miatt köze lehet a korom kialakulásához. A kísérlet most először mutatta meg, hogy a mikroszekundumok alatt lejátszódó folyamat önmagától is beindul a radikálisok között, ha elég magas a nyomás és a hőmérséklet, valamint szénhidrogénekben gazdag a környezet, ami a robbanómotorok belsejére jellemző.

A benzolgyűrűk és a policiklusos aromás szénhidrogének kialakulásának jobb megértése a kutatók szerint egy környezetbarátabb motorokkal működő világhoz vezethet a jövőben, és a csillagászok számára segíthet megrajzolni az univerzum széntérképét. Később pedig talán azt is lehetővé teszi, hogy fény derüljön a nagy rejtélyre, a DNS-ek építőelemeinek kozmikus eredetére.

(Fotó: Spitzer/NASA, Pixabay, Wikimedia Commons)

További cikkek a témában:

A tudósoknak először sikerült megfejteni a Napban zajló magfúziót A Borexino detektor az Apennine-hegység szívében található és fényvillanásként érzékeli a neutrínókat, amikor azok 300 tonnás ultratiszta szerves szcintillátorában elektronokkal ütköznek. Már éppen szétszerelték volna, mikor segítségével ez az új áttörés megszületett.
Kiderült, miért nem elég hatékony az elektrolízises vízbontás a hidrogén üzemanyag előállítása során A hidrogén alapú autózás jövőjének egyik kerékkötője az emberek által kialakított közlekedési rendszer, ami főként a fosszilis üzemanyagokra épül. A másik a nanorészecskék slendrián munkavégzése, amit most egészen közelről figyeltek meg.
Valóságos népvándorlás lesz a Tejútrendszerben a következő másfélmillió évben Az Európai Űrügynökség a Naphoz legközelebbi negyvenezer csillag jövőbeli mozgását gyúrta össze egy time-lapse videóban, az eredmény pedig lenyűgöző lett.


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.