Onderzoek onderzoekt de stabiliteit van nanobellen en de implicaties ervan in de echte wereld

Gassen zijn essentieel voor veel chemische reacties, en bellen zijn een manier om deze gassen in oplossing te houden. In vergelijking met grotere bellen hebben nanobellen een grotere stabiliteit, wat betekent dat ze langer in een oplossing kunnen blijven zonder te knappen. Vanwege hun verhoogde stabiliteit zorgen ze voor een hogere beschikbaarheid van gassen in oplossing, waardoor er meer tijd is voor chemische reacties.

Onder leiding van dr. Hamidreza Samouei vergroten onderzoekers van de Texas A&M University hun begrip van wat nanobellen – bellen met een diameter kleiner dan een enkele haarlok – zo stabiel maakt en welke factoren een rol spelen bij hun stabiliteit. Hun bevindingen verschijnen in een recent nummer van Het tijdschrift voor fysische chemie.

“Als we gas op industriële schaal injecteren, willen we dat gas niet verspillen. We willen het gebruik ervan voor chemische reacties maximaliseren”, zegt Samouei, onderzoeksassistent-professor bij de Harold Vance Department of Petroleum Engineering. “Dat is het belangrijkste doel: om het gas heel, heel lang in oplossing te houden, idealiter oneindig lang; om het gas in oplossing te houden zonder te barsten.”

Onderzoekers hebben ontdekt dat de stabiliteit van nanobellen grotendeels gebaseerd is op hun elektrische ladingen en de interacties tussen de ladingen van de bellen en het oplosmiddel. De stabiliteit van nanobellen wordt ook beïnvloed door eventuele additieven in de oplossing.

Het vermogen van nanobellen om gas in oplossing te houden, geeft ze veel praktische toepassingen, waaronder afvalwaterzuivering, hydrocultuur en desinfectie. Wanneer nanobellen worden gebruikt in de hydrocultuurteelt, worden planten groter dan hun tegenhangers die zonder nanobellen worden gekweekt. Nanobellen zorgen ervoor dat er meer zuurstof beschikbaar is in het water, waardoor een betere omgeving ontstaat waarin gewassen kunnen gedijen.

Het begrijpen van de stabiliteit van nanobellen is een klein stukje van een grotere onderzoekspuzzel. Onderzoekers hebben kooldioxide in zoutwateroplossingen geïnjecteerd om verschillende mineralen uit de oplossing te extraheren. De mineralen die via deze methode worden verzameld, ook wel pekelmijnbouw genoemd, worden in verschillende toepassingen gebruikt, zoals lithiumbatterijen en magnesiummeststoffen.

“Voor dit project wilden we een manier om de kooldioxideconcentraties te verhogen, dus gebruikten we nanobellen”, merkt Samouei op. “Nu we een beter begrip hebben van hoe we de levensduur van een nanobel kunnen verlengen, zullen ze een belangrijk instrument zijn in de pekelmijnbouw.”

Aan dit onderzoek werken ook Dr. Mohammadjavad Karimi en Dr. Gholamabbas Parsafar mee.