• Facebook
  • Instagram
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Link til Klimateknologi

Kemiteknik18. 10. 2022 | heidit

Befæstet af begroning

Kemiteknik18. 10. 2022 By heidit

Løsrevne krystaller leverer koden.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2022 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Læs originalartiklen her

Af Isaac Appelquist Løge1, Benaiah U. Anabaraonye2 og Philip Loldrup Fosbøl1
1 DTU Kemiteknik, Center for Energy Resources Engineering (CERE)
2 Danish Offshore Technology Centre

Transport af energi og ressourcer er overalt omkring os, og stopper transporten, stopper verden. Gas og olie, varme fra forbrændingsanlægget, blodet i vores årer og vandet i varmevekslere. Alle disse transportprocesser er truet af begroning, som enten kan tilstoppe transportrør og blodårer, eller sænke effektiviteten af ledningsevnen i varmevekslere. Den gængse opfattelse er, at når væksten først har sat sig, sidder den fast. Men nye studier tyder på, at løsrivelsen af materiale kan være mere betydelig end først antaget, og at flowhastighed og overfladekemi kan være signifikante for, hvor meget materiale der bliver siddende. Med viden om, hvilke faktorer der er afgørende for opbygningen af begroning, vil man kunne køre processer mere bæredygtigt, spare energi og potentielt lagre mere CO2 i undergrunden.

Forebyggelse og bekæmpelse af begroning
For nyligt testede jeg, hvor længe det tog at koge vand til en kop te, før og efter jeg havde afkalket min elkedel. Resultatet blev, at jeg sparede 10 ører per kop te. En beskeden sum, men min primære arbejdsfunktion er heller ikke at koge vand. Af netop denne årsag er begroning af overflader et stort problem for varmevekslere, da varmeledningsevnen bliver betydeligt nedsat af et lag kalk. Og på samme måde er krystallinsk begroning i transportrør også et problem, da de sænker diameteren og hæver tryktabet.
Forebyggelse og bekæmpelse af begroning beror på en præcis forståelse af de underliggende processer. Traditionelt bliver begroning opdelt i en 5 x 5 matrix [1], hvor den ene akse beskriver, hvilke overordnede processer der sker, og den anden hvilken karakter materialet der gror, består af. I figur 1 kan det ses, hvilke trin der typisk er involveret i begroning. Hvis man forstår disse processer fuldstændig, vil man kunne opstille en model, som fortæller en hvor meget, hvor hurtigt og hvor begroningen finder sted. Og med denne model vil det være en smal sag at finde det helt optimale tidspunkt at rense eksempelvis sin elkedel.
Inden for krystallinsk begroning har der historisk været et stort fokus på nukleation, transport og adsorption, og det har været underprioriteret at undersøge, hvordan løsrivelse og overfladers forandring i tid påvirker den overordnede proces. Nye studier tyder dog på, at løsrivelsen har en væsentlig effekt og bør tænkes ind i de forudsigelsesmodeller, som bliver udviklet.

Fjernelse ved flow
Når væske er involveret i begroning, bærer det både på kemi, som er klar til at reagere, og på en kraft som påvirker alt i dets vej. Traditionelt er forståelsen, at højere flowhastighed giver en større kraft på sine omgivelser, hvilket vil lede til, at begroningen vil løsrive sig i en større grad. Et nyt studie har dog forklaret et tilsyneladende ulogisk resultat: Nemlig at mest materiale løsriver sig ved lavere flowhastigheder [2]. Den logik, der blev præsenteret, viser, at den struktur, som krystallerne gror med i dette tilfælde, var mere afgørende, end hvilken kraft som blev påført dem. I tilfældet med lav flowhastighed stod begroningen alene som et enligt træ på en bakke. I modsætning til under højt flow, hvor begroningen vil ske tæt, som en skov af krystaller. Krystallerne står i hinandens skygge, og derfor vil den enlige krystal være mest tilbøjelig til at blive løsrevet af flowfeltets kræfter. Dette koncept er illustreret i figur 2.

Hvem er stærkest: Calcite eller barite?
Et andet eksempel, hvor løsrivelse har været overset, er tilfældet, hvor begroningen består af flere typer krystaller. Et nyligt studie understregede vigtigheden af dette ved at undersøge interaktionen mellem to mineraler, som ofte er set i begroningsprocesser, nemlig calcite og barite [3]. Her viste det sig, at hvor overflader, som allerede var dækket med barite, forhøjede hvor hurtigt calcite satte sig fast, mens det omvendte gjorde sig gældende for barite, når calcite allerede var til stede. Bariten satte sig så godt fast på calciten, at, idet den knækkede af, tog den noget af den originale barite med sig, som kan ses i figur 2.

Perspektiver for lagring af CO2 i undergrunden
Ikke nok med at denne viden kan spare mange penge ved at optimere, hvordan og hvornår man intervenerer, så kan det også have vigtige implikationer for lagring af CO2 i undergrunden. CO2-lagring sker enten ved strukturel lagring, hvor små gasbobler lægger sig i den porøse jord, eller ved at blive lagret som sten ved at blive omdannet til mineraler. Når gasen bliver injiceret i porøs undergrund, er det vigtigt, at ikke al udfældningen sker ved indgangen, da dette vil sænke kapaciteten af et reservoir. På den anden side, når CO2 bliver lagret direkte som sten, er udfældningsprocesserne sammenlignelige med dem, som sker i din elkedel. Derfor, uanset om man skal optimere varmevekslere, transport af energi og materialer eller CO2-lagring, er det vigtigt at have en fundamental forståelse for principperne omkring begroning.

E-mail:
Isaac Appelquist Løge: isacl@kt.dtu.dk

Referencer
1. Epstein, N. (1983). Thinking about Heat Transfer Fouling: A 5 × 5 Matrix. Heat Transfer Engineering, 4(1), 43-56. https://doi.org/10.1080/01457638108939594.
2. Løge I.A., Bentzon J.R., Klingaa C.G., Walther J.H., Anabaraonye B.U., Fosbøl P.L. Scale attachment and detachment: The role of hydrodynamics and  surface morphology Chem. Eng. J., 430 (P2) (2021), Article 132583, 10.1016/j.cej.2021.132583.
3. Løge, I.A., Anabaraonye, B.U., & Fosbøl, P.L. (2022). Growth mechanisms for composite fouling: The impact of substrates on detachment processes. Chemical Engineering Journal, 446(P4), 137008. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137008.

Faktaboks:
Lav din egen test på, hvornår din elkedel skal rengøres:

Afkalkning af elkedler er vigtigere i Danmark end i mange andre lande, fordi vi har meget hårdt vand. Og med hver millimeter af kalk, der sætter sig i din elkedel, des mere energi bruger du på at koge vand. Derfor gives her de vigtigste tal, du skal vide, hvis du skal finde ud af, om det er tid til at afkalke din elkedel.
Find ud af, hvor meget energi din elkedel bruger (energi). Der står typisk, hvor mange watt-timer elkedlen er på. Typisk er dette mellem 2-3 kW.
Dernæst; fyld elkedlen med 1 liter vand, og idet du starter den, sætter du en timer. Med tiden det har taget at koge en liter vand (tid), kan du nu beregne, hvad det har kostet (pris).

Ligning her

Husk at holde øje med, hvordan prisen stiger!

Skrevet i: Kemiteknik

 
 

Seneste nyt fra redaktionen

Højere hastigheden og mindre kompleksiteten skal sikre den europæiske konkurrenceevne

AktueltBranchenyt27. 03. 2023

Skal man koge det ned til ganske få ord, vil EU have mindre bøvl omkring sagsbehandlingerne. Det stod klat efter EU’s stats- og regeringschefer blev enige om, at man vil gøre reguleringen mere enkel og sagsbehandlingen i EU, mens hastigheden for sagsbehandlingen skal op i de enkelte

Dansk-tysk aftale er første skridt på vejen til en brintrørledning på tværs af grænsen

Energi24. 03. 2023

Brint og Power-to-X er set som værende en af de helt store teknologier i en mere grøn fremtid med vedvarende energi. For at det skal lykkedes, skal man have opbygget en infrastruktur, der kan håndtere fx brinten. Og det nu er første skridt taget til en fremtidig brintrørledning mellem Danmark og

Prisvindende gymnasielærer er fanatisk omkring STEM-fagene på den positive måde

BranchenytTop24. 03. 2023

Man forbinder det sjældent med noget godt, når folk er fanatiske, men i tilfældet med gymnasielærer Klaus Møller Kristensen fra Tradium Teknisk Gymnasium i Randers forholder det sig anderledes. For selv om han betegner sig som fanatisk omkring STM-fagene, er det på en så positiv måde, at han har

Pas på ramløgens giftige familiemedlemmer – de kan i værste fald være dødelige

AktueltMedicinalkemi23. 03. 2023

Med forårets komme er den populære urt ramsløg ved at titte frem i de danske skove. Og der er intet forgjort ved at tilsætte den til sin mad. Men man skal passe på, for den velsmagende urt har en giftig fætter - eller to. Den mest kendte er liljekonval. Planten indeholder en række toxiner, men

Hestebønner

Så er det lykkedes – afkodning af det gigantiske hestebønnegenom er gennemført

FødevarekemiKlima og miljøTop17. 03. 2023

Den proteinrige hestebønne anses for at have en lovende fremtid som fødevare. Den største udfordring hidtil har været, at hestebønnegenomet er så stort og komplekst, at det ikke har været muligt at karakterisere det. Det største kromosom i hestebønnegenomet svarer til hele det humane genom. Uden

Danmark er en blød mellemvare på ranglisten over kvindelige opfindere

AktueltBranchenyt17. 03. 2023

En europæiske liste over patentansøgninger viser det tydeligt. Danske opfindelser er udtænkt af mænd. Kun ved én ud af ti danske patentansøgninger står en kvinde bag, og det gør Danmark i bedste fald en blød mellemvare på det område. Det lave antal kvindelige opfindere i forhold til antal mænd,

Pulje med midler til grøn bioraffinering er blevet løbet over ende

AktueltBioteknologi17. 03. 2023

Interessen for at komme i gang med bioraffinering er stor. Så stor, at en pulje, der har midler som kan støtte op om udviklingen af teknologien, er blevet løbet over ende. Puljen rummer 5 mio. kr. til uddeling i 2022, 2023 og 2024, og i år har Landbrugsstyrelsen modtaget ansøgninger om tilskud

Bedre forståelse af den græske Ouzo-effekt kan på sigt føre til bedre emulsioner

KemiteknikMedicinalkemi17. 03. 2023

Nogle kalder drikken Ouzo for Grækenland på flaske, men den anissmagende græske brændevin, der er landets nationaldrik, gemmer også på en hemmelighed, der på sigt kan føre til bedre emulsioner. Normalt er Ouzo en klar væske, men når den blandes med vand forvandles den til en mælkehvid opløsning.

Lettere adgang til supercomputere rummer store perspektiver for dansk forskningsmiljø

Branchenyt16. 03. 2023

Bedre medicin, klimaoptimeret byggeri og mere viden om fjerne galakser. Mulighederne er store, når man har den massive regnekraft fra supercomputere til rådighed. Og dem får forskere nu lettere adgang til takket være DeiC Integration Portal. Bag initiativet til den nye portal står The Danish

Hvordan fungerer en LED-lyskilde?

Energi16. 03. 2023

LED-lys har i de seneste år taget verden med storm og har vundet popularitet som en energieffektiv, holdbar og alsidig form for belysning. Men hvad er kemien bag LED-lys? LED (Light Emitting Diode) fungerer ved hjælp af en halvleder, der er placeret mellem to ledende materialer. Når en elektrisk

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Sådan sparer du rengøringen efter vedligeholdelsesarbejde

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Sikker køling af salat takket være vakuumteknologi

  • Metrohm Nordic

    Kom med på IC-kursus med Metrohm!

  • MD Scientific

    Shodex polymer-baserede HPLC kolonner – se det nye katalog

  • Mikrolab Aarhus A/S

    Kom til Mikrolab Seminardag d. 25 april!

  • Kem-En-Tec Nordic

    ANB Sensors går i partnerskab med Kem-En-Tec Nordic A/S i distributionen af nye, revolutionerende pH sensorer i Danmark, Sverige, Norge og Finland

  • DENIOS ApS

    Øg sikkerheden ved dit opsamlingskar med tre små justeringer

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuum bevarer den gode smag

  • Metrohm Nordic

    NIRS DS2500 Analyzers – til polymerer, petrokemi, kemikalier, pharma, palmeolie, produkter til personlig pleje m.m.

  • DENIOS ApS

    35 krav du ikke må misse, når du opbevarer gasflasker udendørs

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Højere hastigheden og mindre kompleksiteten skal sikre den europæiske konkurrenceevne

    27.03.2023

  • Dansk-tysk aftale er første skridt på vejen til en brintrørledning på tværs af grænsen

    24.03.2023

  • Prisvindende gymnasielærer er fanatisk omkring STEM-fagene på den positive måde

    24.03.2023

  • Pas på ramløgens giftige familiemedlemmer – de kan i værste fald være dødelige

    23.03.2023

  • Så er det lykkedes – afkodning af det gigantiske hestebønnegenom er gennemført

    17.03.2023

  • Danmark er en blød mellemvare på ranglisten over kvindelige opfindere

    17.03.2023

  • Pulje med midler til grøn bioraffinering er blevet løbet over ende

    17.03.2023

  • Bedre forståelse af den græske Ouzo-effekt kan på sigt føre til bedre emulsioner

    17.03.2023

  • Lettere adgang til supercomputere rummer store perspektiver for dansk forskningsmiljø

    16.03.2023

  • Hvordan fungerer en LED-lyskilde?

    16.03.2023

  • Danske forskere på vej med en løsning til at fjerne og nedbryde PFAS i ét trin

    15.03.2023

  • Millionbevillig til patentvoucherordning skal give flere blod på tanden

    15.03.2023

  • Minister vil teste for næsten dobbelt så mange PFAS-stoffer i drikkevandet

    15.03.2023

  • Nyt sekventeringsudstyr til SDU efter million-bevilling fra A.P. Møller Fonden

    15.03.2023

  • Den er god nok – gigtramte kan godt forudsige omskift i vejret

    14.03.2023

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik