کار آفرینی و استارتاپ

پاکسازی فیلتراسیون صنعتی | اخبار MIT



اگر بخواهید پاستا را از یک قابلمه آب بیرون بیاورید، آب را بجوشانید یا از صافی استفاده کنید؟ در حالی که آشپزهای خانگی صافی را انتخاب می کنند، بسیاری از صنایع همچنان از روش های حرارتی انرژی بر جداسازی مایعات استفاده می کنند. در برخی موارد، به این دلیل است که ساختن یک سیستم فیلتراسیون برای جداسازی شیمیایی دشوار است، که به منافذ به اندازه کافی کوچک برای جداسازی اتم ها نیاز دارد.

در موارد دیگر، غشاها برای جداسازی مایعات وجود دارند، اما آنها از پلیمرهای شکننده ساخته شده‌اند که می‌توانند در مصارف صنعتی شکسته شوند یا صمغ شوند.

از طریق جدایی هااستارت آپی که در سال 2017 از MIT ظهور کرد، تصمیم گرفته است تا با غشایی که مقرون به صرفه و قوی است به این چالش ها بپردازد. به گفته شریا دیو PhD ’16، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل شرکت، این غشاء که از اکسید گرافن (یک پسرعموی سرب مدادی) ساخته شده است، می تواند میزان انرژی مصرف شده در جداسازی های صنعتی را تا 90 درصد کاهش دهد.

به گفته آزمایشگاه ملی Oak Ridge، این بسیار ارزشمند است زیرا فرآیندهای جداسازی حدود 22 درصد از کل مصرف انرژی در کارخانه در ایالات متحده را تشکیل می دهند. با کارآمدتر کردن چنین فرآیندهایی، Via Separations قصد دارد هم در مصرف انرژی صرفه جویی کند و هم به انتشار قابل توجه تولید شده توسط فرآیندهای حرارتی بپردازد. دیو می گوید: «هدف ما حذف 500 مگاتن انتشار دی اکسید کربن تا سال 2050 است.

Via Separations آزمایشی فناوری خود را امسال در یک شرکت کاغذ ایالات متحده آغاز کرد و انتظار دارد یک سیستم تجاری کامل را در بهار 2022 در آنجا مستقر کند. دیو می گوید: “دیدگاه ما این است که به تولیدکنندگان کمک کنیم انتشار دی اکسید کربن را در سال آینده کاهش دهند.”

MITEI Seed Grant

داستان Via Separations در سال 2012 آغاز می شود، زمانی که MIT Energy Initiative (MITEI) جایزه ای را اعطا کرد. صندوق بذر به پروفسور کمک می کند جفری گروسمن، که اکنون مورتون و کلر گولدر و پروفسور خانواده در سیستم های محیطی و رئیس دپارتمان علوم و مهندسی مواد MIT است. گروسمن به دنبال تحقیق بر روی غشاهای نانومتخلخل برای نمک زدایی آب بود. دیو که به عنوان دانشجوی فارغ التحصیل در آزمایشگاه گروسمن روی این پروژه کار می کرد، می گوید: «ما فکر می کردیم که می توانیم هزینه نمک زدایی را کاهش دهیم و دسترسی به آب تمیز را بهبود بخشیم.

در آنجا، او با برنت کلر دکترای ’16، یکی دیگر از دانشجویان فارغ التحصیل گروسمن و یک اکسون موبیل 2016-2017 همکاری کرد.همکار انرژی MIT، که در حال توسعه آزمایشات آزمایشگاهی برای ساخت و آزمایش مواد جدید بود. کلر، یکی از بنیانگذاران و مدیر ارشد فناوری Via Separations، می گوید: «ما رفقای اولیه در یافتن چگونگی اشکال زدایی آزمایش ها یا تعمیر تجهیزات بودیم. “ما دوستان سریعی بودیم که زمان زیادی را صرف صحبت در مورد علم بر روی بوریتو کردیم.”

دیو در ادامه تز دکترای خود را در مورد استفاده از اکسید گرافن برای نمک‌زدایی آب نوشت، اما به گفته او، این کاربرد اشتباه این فناوری از منظر تجاری است. او توضیح می دهد: “هزینه نمک زدایی به مواد غشایی بستگی ندارد.”

بنابراین، پس از فارغ‌التحصیل شدن دیو و کلر از MIT در سال 2016، آنها زمان زیادی را صرف صحبت با مشتریان کردند تا درباره نیازها و فرصت‌های فناوری جدید جداسازی خود اطلاعات بیشتری کسب کنند. دیو می گوید، این تحقیق آنها را به هدف قرار دادن صنعت کاغذ سوق داد، زیرا مزایای زیست محیطی بهبود پردازش کاغذ بسیار زیاد است. او می‌گوید: «صنعت کاغذ به‌ویژه هیجان‌انگیز است زیرا فرآیندهای جداسازی فقط در آن صنعت بیش از ۲ درصد از مصرف انرژی ایالات متحده را تشکیل می‌دهند. “این یک صنعت بسیار متمرکز و با مصرف انرژی بالا است.”

امروزه بیشتر کاغذها با شکستن پیوندهای شیمیایی چوب برای ایجاد خمیر چوب، ماده اولیه کاغذ، ساخته می شوند. این فرآیند یک محصول جانبی به نام مشروب سیاه تولید می کند، محلولی سمی که زمانی به سادگی در آبراهه ها ریخته می شد. برای پاکسازی این فرآیند، کارخانه‌های کاغذ به جوشاندن آب از مشروب سیاه و بازیابی آب و مواد شیمیایی برای استفاده مجدد در فرآیند خمیرسازی روی آوردند. (امروزه، با ارزش ترین راه برای استفاده از مشروب، به عنوان ماده اولیه زیست توده برای تولید انرژی است.) Via Separations قصد دارد همین کار جداسازی را با فیلتر کردن مشروب سیاه از طریق غشای اکسید گرافن انجام دهد.

دیو می گوید: «مزیت اکسید گرافن این است که بسیار قوی است. “این دارای پیوندهای دوگانه کربنی است که در بسیاری از محیط‌ها، از جمله در سطوح مختلف pH و دماهایی که معمولاً برای مواد غیر دوستانه هستند، به هم متصل می‌شوند.”

کلر می گوید که چنین ویژگی هایی باید غشاهای شرکت را برای سایر صنایعی که از جداسازی غشایی استفاده می کنند جذاب کند، زیرا غشاهای پلیمری امروزی دارای اشکالاتی هستند. او می‌گوید: «برای بیشتر چیزهایی که ما می‌سازیم – از پلاستیک گرفته تا کاغذ و بنزین – این پلیمرها متورم می‌شوند یا واکنش نشان می‌دهند یا تجزیه می‌شوند.»

اکسید گرافن به طور قابل توجهی دوام بیشتری دارد و Via Separations می تواند منافذ مواد را متناسب با کاربرد هر صنعت سفارشی کند. دیو می‌گوید: «این سس مخفی ما است که اندازه منافذ را تعدیل می‌کند و در عین حال استحکام را برای کار در محیط‌های چالش‌برانگیز حفظ می‌کند.»

کلر با اشاره به اینکه بازار هدف بعدی می تواند صنعت غذا و نوشیدنی باشد، می گوید: «ما در حال ساخت کاتالوگی از محصولات برای ارائه کاربردهای مختلف هستیم. در آن صنعت، به جای جداسازی مواد شیمیایی کاغذی خورنده مختلف از آب، سعی می کنیم قندها و مواد غذایی خاص را از سایر چیزها جدا کنیم.

مشتریان هدف آینده شامل شرکت‌های داروسازی، پالایشگاه‌های نفت و تولیدکنندگان نیمه‌رسانا یا حتی کسب‌وکارهای جذب کربن هستند.

افزایش مقیاس

دیو، کلر و گروسمن Via Separations را در سال 2017 راه اندازی کردند – با کمک بسیاری از MIT. پس از اعطای کمک هزینه بذر، در سال 2015، بنیانگذاران دو سال بودجه و راهنمایی دریافت کردند. مرکز نوآوری فناوری دشپنده و یک سال بودجه و حمایت از طرف J-WAFS راه حل ها برنامه ای برای کشف بازارها و توسعه طرح های تجاری آنها.

اولین سرمایه گذاری سرمایه این شرکت از آنجا بود موتور، یک شرکت سرمایه گذاری که توسط MIT برای حمایت از شرکت های “فناوری سخت” (کسب و کارهای فناوری با پتانسیل تحول آفرین اما مسیرهای طولانی و چالش برانگیز برای موفقیت) تأسیس شده است. آنها همچنین از MIT مشاوره و پشتیبانی دریافت کردند مرکز نوآوری فناوری دشپنده، خدمات مشاوره سرمایه گذاری، و دفتر صدور مجوز فناوری. علاوه بر این، گروسمن به عنوان دانشمند ارشد به خدمت شرکت ادامه می دهد.

کلر می گوید: «ما بسیار خوش شانس بودیم که شرکتی را در اکوسیستم کارآفرینی MIT راه اندازی کردیم.

در حال حاضر، Via Separations به استخدام 17 نفر رسیده است، در حالی که به طور قابل توجهی محصول خود را افزایش داده است. کلر توضیح می دهد: «مشتریان ما هزاران گالن در دقیقه تولید می کنند. “برای پردازش این مقدار مایع، ما به مناطق عظیمی از غشاء نیاز داریم.”

دیو می گوید که فرآیند تولید Via Separations که اکنون قادر به ساخت بیش از 10000 فوت مربع غشاء در یک دوره تولید است، یک مزیت رقابتی کلیدی است. این شرکت 300-400 فوت مربع غشاء را به یک ماژول می‌پیوندد و ماژول‌ها را می‌توان در صورت نیاز برای افزایش ظرفیت فیلتر ترکیب کرد.

دیو می‌گوید هدف این است که با ساختن یک محصول مفید برای محیط‌زیست که حس تجاری خوبی ایجاد می‌کند، به جهانی پایدارتر کمک کند. او می‌گوید: «کاری که ما انجام می‌دهیم این است که تولید چیزها را از نظر انرژی کارآمدتر کنیم. ما به یک کارخانه کاغذ یا کارخانه مواد شیمیایی اجازه می دهیم با استفاده از انرژی کمتر و با هزینه کمتر محصول بیشتری تولید کند. بنابراین، یک مزیت نهایی وجود دارد که در مقیاس صنعتی قابل توجه است.»

کلر می گوید که هدف دیو برای ساختن آینده ای پایدارتر دارد. او می گوید: «تغییر آب و هوا و انرژی چالش های اصلی زمان ما هستند. “کار کردن روی چیزی که این شانس را دارد که روی چیزی بسیار مهم برای همه تأثیر معنی‌دار بگذارد، واقعاً رضایت بخش است.”

این مقاله در بهار 2021 موضوع از آتی انرژی، مجله MIT Energy Initiative.

.



منبع

دیدگاهتان را بنویسید

دکمه بازگشت به بالا