DE102022001961A1 - Atmosphärischer Methanabbau mit Aqua-regia-Aerosol - Google Patents
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Abstract
Das beanspruchte Aqua-regia-Aerosol wird in die Atmosphäre emittiert. Durch das Sonnenlicht wird das Aqua-regia-Aerosol zur Bildung von Chloratomen angeregt, die den oxidativen Abbau von Methan einleiten. Dabei wird Chlorwasserstoffdampf gebildet der mit dem Sauerstoff der Luft und den Stickstoffoxiden, die bei der Photolyse des Aqua-regia-Aerosols entstehen, wieder zum Aqua-regia-Aerosol recycelt wird. Damit kommt es so lange nicht zu einem Verlust des Methanoxidationsmittels, solange das Aqua regia-Aerosol in der Atmosphäre verbleibt und nicht durch Niederschlag aus der Atmosphäre ausgewaschen wird. Unter Aqua-regia-Aerosol wird hier ein Aerosol aus einem sauren Gemisch verstanden, das zumindest anteilig Salzsäure und Salpetersäure enthält und das einen pH-Wert hat von 2 oder kleiner.
Description
- Als Aqua regia wird ein Gemisch aus drei Teilen konzentrierter Salzsäure und einem Teil konzentrierter Salpetersäure bezeichnet. Hier wurde festgestellt, dass in der Gegenwart von Aqua-regia-Aerosol im Sonnenlicht Methan in der Atmosphäre abgebaut wird.
- Das beanspruchte Verfahren ist dem bekannten Verfahren des Methanabbaus in der Atmosphäre durch Ferrichlorid-Aerosol ähnlich, das in der Patentanmeldung PCT Patent
WO 2010/075856 beschrieben wird. Das Verfahren hat gegenüber dem Ferrichloridaerosol jedoch den Vorteil, dass es keine Emission löslichen oder gelösten Eisens beinhaltet. Sowohl Chlorwasserstoff, als auch Salpetersäure sind als natürliche Bestandteile der Atmosphäre bekannt. In dem Fall, dass diese Komponenten in hinreichend geringer Konzentration aus der Atmosphäre immittiert werden, können sie daher keinen Schaden anrichten, da ihre Säurekonzentration durch das Niederschlagswasser auf pH-Werte >4 verdünnt wird und unmittelbar nach dem Auftreffen auf Erdreich oder Ozeanoberfläche Neutralisationsprozesse wirksam werden. - Zudem hebt der gebildete Nitratdünger die Produktion von organischem Kohlenstoff durch das Phytoplankton. Dadurch wird basisches Karbonat gebildet, das die Säure des ausgewaschenen Aqua-regia-Aerosols neutralisiert.
- Die Untersuchung hat gezeigt, dass der Methanabbau auch durch verdünnte wässrige Aqua-regia-Lösung schon bei pH-Werten von 2 auftritt und damit weit unterhalb der Konzentrationsschwelle der Säurekonzentration, die allgemein als Aqua regia bezeichnet wird. Trotzdem wird hier der Begriff Aqua regia auch für das schwach konzentrierten HCl-HNO3-Gemisch beibehalten, weil hier offensichtlich der gleiche Oxidations-mechanismus bei der Methanoxidation wirkt unabhängig von der pH Wert-Differenz zwischen der konzentrierten Aqua-regia-Säure, die einen pH-Wert von unter minus 1 aufweist und der verdünnten Aqua-regia-Säure, die einen pH-Wert von plus 2 aufweist.
- Weil die methanabbauende Wirkung des Aqua-regia-Aerosols auf der Salpetersäure-Photolyse zu Stickstoffdioxid und Hydroxylradikalen beruht, die die Salzsäurekomponente des Aqua-regia-Aerosols zu Methan-abbauenden Chloratomen oxidiert. Deshalb kann auch das Verhältnis Salpetersäure zu Salzsäure in dem beanspruchten Aerosol von dem klassischen Verhältnis 1 zu 3 abweichen. Soweit der pH-Wert des Aqua-regia-Aerosols dadurch nicht über pH 2 angehoben wird, können die säurebildenden Hydronium-Ionen zum Teil durch sonstige Kationen, wie z. B. Alkali- und/oder Erdalkaliionen ersetzt werden.
- Durch Oxidation und Hydrolyse des durch die Photolyse gebildeten Stickstoffdioxids in der Atmosphäre wird auch die Salpetersäure wieder zurückgebildet, so dass die emittierte Aqua-regia-Aerosol-Wolke, solange sie in der Atmosphäre existent ist, sich selbst permanent regeneriert und zwar unabhängig von der herrschenden Methankonzentration.
- Die Herstellung des Aqua-regia-Aerosols gelingt durch Kondensation von dampfförmigen Gemischen aus Chlorwasserstoff, Salpetersäure und Wasser, ggf durch Anregung mit in situ erzeugten Kondensationskeimen, aus z. B. hydrolysiertem aerosolförmigem Siliciumtetrachlorid oder Titantetrachlorid oder durch Vermischen dampfförmiger Salzsäure mit aerosolförmiger Salpetersäure, oder umgekehrt von dampfförmiger Salpetersäure mit Salzsäureaerosol. Sie kann auch geschehen durch Vernebeln flüssigen Aqua-regia-Aerosols.
- Anstelle von Salpetersäure lassen sich auch gas- und/oder dampfförmige Stickstoffoxide verwenden, die durch Oxidation in der Atmosphäre und Hydrolyse Salpetersäure bilden. Es ist auch möglich anstelle von Salzsäure elementares Chlor anzuwenden. Daraus bilden sich mit Stickoxiden chlorhaltige Stickstoff-SauerstoffVerbindungen die durch Photolyse und Hydrolyse ebenfalls Aqua-regia-Aerosole bilden können.
- Die Verwendung von gas- und dampfförmigen Aqua-regia-Prekursoren wie z. B. von Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, Chlorwasserstoff, Chlor sowie dampfförmigen Silicium- und Titan-haltigen Chloriden hat den Vorteil des weniger aufwendigen Korrosionsschutzes. Deshalb wird auch die Vermischung und/oder Umsetzung Aqua-regia-Precursor zu dem beanspruchten Aqua-regia-Aerosol möglichst nahe an den Austritt des Aqua-regia-Aerosols in die Atmosphäre geschieht.
- Bevorzugt werden die gas- und dampfförmigen Aqua-regia-Prekursoren Stickstoff-Sauerstoffverbindungen durch Behandlung von Luft mittels bekannter Verfahren mittels elektromagnetischer Wellen oder elektrischen Entladungen durch plasmachemische Reaktionen hergestellt.
- Als Mischvorrichtungen von gasförmigen, dampfförmigen oder aerosolförmigen Aqua-regia-Prekursoren eignen sich statische Mischer oder Gasstrahl-Vakuumpumpen. Beispiele nutzbarer Vorrichtungen zur Herstellung der Aqua-regia-Precursor sowie zu ihrer Verdampfung, Vernebelung und Vermischung zwecks Bildung des beanspruchten Aqua-regia-Aerosols werden in den
1 und2 gegeben. - Im Vergleich zu Ferriionen-haltigem Aqua-regia-Aerosol ist die Methanabbaurate mit dem hier beanspruchten Ferriionen-freien Aqua-regia-Aerosol allerdings deutlich retardiert.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Salpetersäuredampferzeuger oder Salzsäuredampferzeuger mit Lufteinleitungsfritte
- 2
- Beheizung Salpetersäuredampferzeuger oder Salzsäuredampferzeuger
- 3
- Zulauf für Salpetersäure oder Salzsäure
- 4
- Luftzuführung zur Lufteinleitungsfritte
- 5
- Reaktor für die Plasmaerzeugung aus Luft
- 6
- Zuleitung von elektrischem Strom für die Plasmaerzeugung
- 7
- Luftzuleitung für den Plasmareaktor
- 12
- Vorlagebehälter für Salzsäure oder für Salpetersäure oder für saure Mischlösung aus Chlorid und Nitrat
- 13
- Vernebelungsanlage enthaltend eine Pumpe (P) für Salzsäure oder für Salpetersäure oder für saure Mischlösung aus Chlorid und Nitrat mit mindestens einer Vernebelungsdüse
- 14
- Zulauf für saure wässrige Chloridlösung (nach
1 &2 ) oder für Salzsäure oder für Salpetersäure oder für saure Mischlösung aus Chlorid und Nitrat - 15
- Gasstrahl-Vakuumpumpe
- 16
- Trägergas- und/oder Druckgaserzeuger
- 17
- Trägergas- und/oder Druckgaserzeuger Energiezuführung
- 18
- Luftzuführung in den Druckgas- und/oder Trägergaserzeuger
- 19
- Auslassrohr für saures Aerosol aus saurem Nitrat- Chlorid-Gemisch in die Troposphäre
- 20
- In die Troposphäre emittiertes saures Aerosol aus saurem Nitrat- Chlorid-Gemisch
- 21
- Statischer Mischer im Auslassrohr für saures Aerosol Chlorid-Nitrat-Gemisch
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2010075856 [0002]
Claims (12)
- Photosensitives Aerosol enthaltend einen Gewichtsanteil Nitrat zu Chlorid zwischen 1 zu 100 Teilen und 10 zu 1 das einen pH-Wert von kleiner oder gleich 2 hat.
- Photosensitives Aerosol nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es in der Atmosphäre zum Abbau von Methan sowie weiteren gasförmigen, dampfförmigen und aerosolförmigen organischen Treibhaus-wirksamen organischen Stoffen verwendet wird. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Chlorid-Aerosol und/oder ein Chlorwasserstoff-Dampf mit einer Stickstoff und Sauerstoff enthaltenden gasförmigen und/oder dampfförmigen und/oder aerosolförmigen anorganischen Substanz vermischt werden. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Chloridlösung mit einer eine Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthaltenden wässrigen Lösung vermischt wird.. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Salpetersäure-Dampf und ein Chlorwasserstoff-Dampf und/oder ein Chlorwasserstoff enthaltendes Aerosol miteinander vermischt werden. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Chlorwasserstoff-Dampf und/oder ein Metallhalogenid-Dampf enthaltend ein oder beide Metalle aus der Gruppe Silicium und Titan miteinander vermischt werden. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Nitrat-Aerosol und ein Chlorid-Aerosol miteinander vermischt werden. - Verfahren zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nach
Anspruch 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Lösung mit einem Salzgehalt von mindestens 5% und einem pH-Wert von mindestens kleiner oder gleich 2, die neben Chloridionen auch Nitrationen enthält, zu einem Aerosol vernebelt wird. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 3 bis8 zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nachAnspruch 1 und2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Misch- und Reaktionsorgan mindestens eine Gasstrahlvakuumpumpe angewendet wird. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 3 bis8 zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nachAnspruch 1 und2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Misch- und Reaktionsorgan mindestens ein statischer Mischer angewendet wird. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 3 und4 zur Herstellung eines photosensitiven Aerosols nachAnspruch 1 und2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Herstellungsvorrichtung der Stickstoff und Sauerstoff enthaltenden Precursoren, ein Plasmareaktor verwendet wird, der das Plasma aus atmosphärischer Luft erzeugt. - Verfahren nach
Anspruch 3 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Stickstoff enthaltenden Precursoren um mindestens einen Stoff aus der Gruppe Ferrinitrat, Ferrinitrit, Salpetersäure, Distickstoffpentoxid, Stickstofftrioxid, Distickstofftetroxid, Stickstoffdioxid, Distickstofftrioxid handelt.
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| WO2010075856A2 (de) | 2009-01-02 | 2010-07-08 | Ries, Ernst | Verfahren zur abkühlung der troposphäre |
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Patent Citations (1)
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| WO2010075856A2 (de) | 2009-01-02 | 2010-07-08 | Ries, Ernst | Verfahren zur abkühlung der troposphäre |
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