Сварка полуавтоматом без газа обычной проволокой и в среде углекислого газа

Сварочные работы при помощи полуавтоматического аппарата выполняются либо в среде защитного газа, либо с использованием специальной флюсосодержащей проволоки. Зачастую сварка полуавтоматом без газа обычной проволокой приводит к формированию несовершенного шва, подверженного быстрой деградации.

Защитная среда, образованная газом или испарениями флюсовой присадочной проволоки, обеспечивает хорошую проварку поверхностей и гарантирует отсутствие существенных дефектов сварного шва.

Что такое полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа?

Сварка полуавтоматом без газа и с газом используется в таких промышленных отраслях:

• судостроение и судоремонтные работы;
• кузовные работы;
• строительство трубопроводов;
• монтажные работы;
• производство котлов и габаритной аппаратуры;
• сваривание поверхностей при стальном литье.

Принцип действия полуавтоматической сварки заключается в следующем: в зону сварки из баллона подводится углекислый газ, который распадается на угарный газ и кислород под действием высокой температуры от электрической дуги.

Угарный газ идеально подходит для защиты поверхности от окисления, однако, смесь углекислого газа и кислорода способствуют выгоранию легированных добавок и углерода из соединяемых изделий. Такой процесс приводит к падению качества шва и образованию в нем большого количества пор.

Для нейтрализации недостатков сварки в углекислой среде используют специальный присадочный материал. Проволока, используемая при варке в защитном газе, представляет собой сплав на основе кремния и марганца.

Наиболее популярными марками присадочной проволоки являются: Св-08ГС, Св-08Г2С. Присадки значительно активнее железа и окисляются первыми, тем самым перетягивая на себя кислород и не давая ему разрушить сварной шов при выполнении механизированной сварки.

Особенности метода

Соединение металлических частей при помощи полуавтоматической сварки происходит в результате непрерывной подачи плавкого электрода. В качестве электрода выступает полая трубка определенного диаметра. Плавление происходит от электрической дуги.

В промышленности выделяют два способа работы полуавтомата:

• использование газовой среды необходимо при соблюдении требования защиты шва от попадания кислорода;
• сварка без газа освобождает сварщика от трудностей, связанных с перемещением оборудования, а также постоянного пополнения емкости.

Для того чтобы предотвратить трудозатраты рекомендуется применять полуавтоматическую сварку без газовой среды. Применяется гибкая трубка, внутри материал имеет полость, в процессе изготовления пустоту заполняют флюсом, происходит его нагрев, выделяется газ. Шов защищается от действия посторонних веществ. К преимуществам относят:

• питание аппарата от центральной сети при помощи проводов;
• подвижность приспособления;
• непрерывность подачи без остановок на замену электрода.

Особенности сварки в углекислом газе

Сварка полуавтоматом для начинающих: как работает, техника, теория

Классификация полуавтоматов

Разделение полуавтоматических приборов для сварки осуществляется по различным признакам.

Тип прибора

Это в основном относится к корпусу прибора. Если все составные части находятся в одном корпусе, то это будет однокорпусной вид. В двухкорпусных моделях в одном блоке находится сварочная горелка, механизм подачи проволоки, пульт управления. Во втором блоке расположен источник тока, имеющий аппаратуру для регулирования пуска.

Вид проволоки

В полуавтомате могут применяться два вида проволоки: алюминиевая или стальная. Имеются универсальные приборы, обеспечивающие работу с любым из этих видов.

Защита шва

Происходит тремя способами: слоем флюса, в защитных газах, с помощью порошковой проволоки. Наиболее распространенным способом является использование защитных газов. Нюансом служит то, что порошковую проволоку можно также использовать в газовой среде.

Характер перемещения

Для серийного производства используются стационарные аппараты. В быту и для проведения выездных работ более удобными будут переносные полуавтоматы. Передвижные приборы перемещаются на шасси с колесами.

Подключение к электросети

Однофазные полуавтоматы, имеющие небольшую мощность, можно включать в обычную розетку. Трехфазные требуют наличия специальных разъемов.

Подача проволоки

При толкающем типе привод подталкивает проволоку в сварочную горелку. В конструкции с тянущим типом привод располагается в ручке горелки и вытягивает проволоку с катушки, на которую она намотана. К гибриду относится тянуще-толкающий вид.

Особенности технологии

Полуавтоматическая сварка позволяет качественно сваривать даже ржавый или оцинкованный металл. Соединяя изделия из сложно свариваемых материалов лучше всего использовать медную или алюминиевую проволоку, поскольку данные металлы позволяют получить крепкий и равномерный шов.

В целом, технология сварки в защитном газе или с использованием флюса включает такие подготовительные шаги:

• очистка и обезжиривание свариваемых поверхностей при помощи популярных растворителей;
• проверка газового оборудования;
• выполнение пробного шва, для корректировки настроек сварочной аппаратуры;
• тонкий подбор силы тока и напряжения.

Сварка в среде защитного газа – это наиболее простой вариант использования аппаратуры. Газ для полуавтоматической сварки подойдет любой: углекислый, гелий, азот или аргон. Техника выполнения сварочных работ одинакова для всех газов.

Чаще всего начинающие сварщики выбирают для сварки углекислый газ, ввиду его дешевизны и достаточно хороших параметров.

Преимущества полуавтоматической сварки в углекислой среде:

• сохранение внешнего вида изделия;
• возможность обработки даже самых тяжело доступных участков;
• минимальное количество отходов;
• прочный и тонкий сварной шов;
• быстрая скорость выполнения работы.

Сварка в среде углекислого газа является одним из самых простых методов соединения металлических изделий.

Выбор тока для сварки полуавтоматом.

Качество сварного шва может зависит от следующих тонкостей:

• метод ведения проволоки;
• соблюдение нужного интервала между соединяемыми деталями;
• несоблюдение норм выполнения работ.

Сварка полуавтоматической аппаратурой без газа – это альтернативный вариант соединения металлов, позволяющий предотвратить возникновение окислов и проконтролировать получение высококачественного шва.

Метод безгазовой сварки подразумевает использование прямой подачи тока и применения порошковой или флюсовой проволоки. В процессе сварки при сгорании проволоки образуется газовая среда достаточная для качественного выполнения работ.

Соединение стальных изделий при помощи безгазовой полуавтоматической сварки делятся на этапы:

• приобретение сварочной стальной проволоки с флюсом;
• включение подачи проволоки;
• поворот переключателя в положение включение;
• закладка флюса внутрь воронки;
• открытие защитной заслонки для выпуска флюса;
• запуск прибора кнопкой пуск;
• ожидание появление электрической дуги;
• непосредственное выполнение работ.

Важно отметить, что полуавтоматические сварочные устройства позволяют сваривать даже алюминиевые детали, обладающие нестандартными характеристиками. Для соединения изделий из алюминия необходимо использовать аргон в качестве защитного газа.

Благодаря наличию инертной атмосферы оксидная алюминиевая пленка, после ее разрушения, не сможет появиться снова и ничто не помешает спокойно выполнять работу.

Устройство полуавтомата

Чтобы лучше понять, как сваривать полуавтоматом, необходимо изучить его устройство.

Основные составные части аппарата:

1. Корпус.
2. Источник питания.
3. Блок управления.
4. Горелка.
5. Бобина с проволокой.
6. Механизм подачи проволоки.
7. Кабель, с помощью которого происходит подсоединение к «массе».
8. Шланг, предназначенный для подачи газа.
9. Инертный газ в емкости.

Можно приобрести дополнительные приспособления, например, защитный экран или стойку для рукава. Источниками питания для полуавтоматических аппаратов, работающих, как правило, на постоянном токе, применяют инверторы или выпрямители. Предпочтительными являются инверторы, но стоимость их гораздо выше.

Сварочный рукав — это шланг, с помощью которого на место проведения работы подаются газ, проволока и жидкость для охлаждения. Один его конец подсоединен к аппарату, а второй — к газовой горелке. Внутри сварочного рукава по центру располагается узел, с помощью которого подается проволока. Охлаждающая жидкость имеется только в некоторых моделях. Чем длиннее шланг, тем больше возможность сварки в местах, доступ куда затруднен. Для подключения шланга используется унифицированный разъем по евро стандарту.

Большой штуцер в центре служит для выхода проволоки. Маленький рядом — для подачи газа. Два контакта вверху необходимы для того, чтобы переключать режимы. Внизу подключены провода, с помощью которых подается ток.

К шлангу подсоединена горелка, куда и выводятся все провода, а также трубки. Главные составляющие горелки — рукоятка и выходящая из нее направляющая трубка.

На рукоятке имеется переключатель режимов. На трубке закреплены рассеиватель газа, контактный наконечник, сопло. Контактный наконечник является сменной деталью, поскольку он бывает разным при каждом диаметре проволоки. Сопло зависит от размеров наконечника.

Проволока для сварки намотана на катушку, которая может иметь различные размеры. Устройство, подающее проволоку, включает в себя механизм с роликовой подачей. На роликах сделаны канавки для разных диаметров проволоки. Роль электродвигателя — осуществление вращения. Регулирование натяжения проволоки осуществляется вручную.

Ролики используются для порошковых проволок. Их может быть два или четыре. Вот, в основном, все, что нужно для полуавтоматической сварки.

Принцип работы

Теория сварки полуавтоматом заключается в следующем. Главная особенность состоит в том, что вместо электродов находит применение сварочная проволока, поступающая в зону сварки непрерывно.

Сваривание полуавтоматами может осуществляться в углекислом газе (MAG) или в инертном (MIG). Технология сварки полуавтоматом с углекислотой и инертными газами предполагает установку величины расхода проволоки на аппарате. На выходе проволоке предстоит пройти через отверстие в контактном наконечнике. Между проволокой и свариваемой деталью возникает дуга, металл от действия высокой температуры начинает плавиться, что приводит к образованию сварочной ванны. Она начинает перемещаться вслед за горелкой. Сзади остается сварочный шов, который постепенно начинает остывать.

Для формирования облака газа, имеющего конкретную форму и плотность, служит сопло. Газ в него поступает через рассеиватель, который расположен на месте крепления контактного наконечника. Понятно, как работает сварочный полуавтомат с газом. Однако, имеется вариант без его использования. В этом случае находит применение особая проволока, которая представляет собой тонкую трубочку с флюсом внутри.

Поскольку флюс обладает порошковой структурой, то и проволоку называют порошковой. При сварке флюс, сгорая, выделяет газ, создающий защитную среду. Для начинающих сварка полуавтоматом без газа является хорошим и более простым способом получить общие сведения об особенностях процесса. Для ответственных конструкций предпочтительной является сварка с газом.

Описание и принципы работы

Ресанта САИПА 165 – современный полуавтоматический сварочный инвертор, позволяющий получать качественные швы даже при малом опыте сварки. Полуавтомат подразумевает использование для проведения сварочных работ специализированной проволоки для сварки, которая заменяет привычные электроды.

Данный аппарат юридически относится к странам Прибалтики и по лицензии производится в Китае. Особую популярность имеет в России, а также в Европе, успешно конкурируя с другими агрегатами в данном сегменте.

Полуавтоматические сварочные аппараты пользуются большой популярностью, причем не только в готовом виде, но и при переделке в полуавтомат ручных инверторов. Заметим, что подобные опыты не всегда помогают получить качественный агрегат такого типа, как Ресанта САИПА 165.

Максимальная величина тока равна 160 Ам. Ток поддается плавной регулировке благодаря настройке широтно-импульсной модуляции. Это позволяет избежать скачков напряжения в сети подобных тем, что вызываются при использовании трансформаторов.

Данный агрегат осуществляет сварку стальной проволокой, которая с катушки подается в зону сварки при помощи протяжки. В сварную ванну подается газ для защиты. Он находится в специальном баллоне и снабжен электромагнитным клапаном.

Ресанта САИПА 165 изготавливается в корпусе из стали, которая снабжена крышкой. В голове устройства расположены:

• Регулятор напряжения;
• Индикатор, свидетельствующий о перегреве устройства;
• Индикатор «Сеть»;
• Регулятор подачи проволоки.

Принцип работы инвертора Ресанта заключается в том, что сварочный полуавтомат преобразует переменный ток электросети в постоянный для сварки. Его частота составляет 400 В, что позволяет создать высокочастотное напряжение.

Сварочная проволока

Вслед за широкой востребованностью полусварочных автоматов промышленность начала создавать различные виды проволок для них. Правильный ее выбор повышает производительность сварочного процесса, улучшает качество шва. Немаловажным аспектом является повышение безопасности. ГОСТ 2246 содержит требования к составу и качеству проволоки. Среди большого количества видов марок находят постоянное применение лишь некоторые из них. Остальные являются узкопрофильными.

Тип, диаметр и марка проволоки зависят от химического состава и толщины свариваемых металлов. Состав проволоки должен соответствовать аналогичной характеристике материала. Поэтому проволоки разделяют на три крупных вида: низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную.

Вид марки обозначен на маркировке. Буквы и цифры указывают на состав и процентное соотношение входящих элементов. Проволока, в которой уменьшено содержание вредных веществ, таких, как сера и фосфор, в конце маркировки имеют букву «А». Две буквы «АА» свидетельствуют о металле высокой очистки.

Диаметры проволоки для сварки полуавтоматом находятся в диапазоне от 0,3 до 12 мм. Выбор диаметра зависит от толщины деталей. Так, например, если предстоит сварка деталей, имеющих толщину 3-5 мм, то диаметр проволоки должен быть не больше 2 мм. На выбор проволоки также оказывает влияние выбранная сила тока. Для экономии при процессе сварки ведут контроль расхода присадочного материала. На него оказывают влияние состав свариваемого металла, диаметр проволоки, ее качество.

Подготовка

Перед тем, как варить сварочным полуавтоматом, необходимо провести подготовительные работы. Они начинаются с регулировки сварочного полуавтомата. Для этого следует выбрать правильное значение силы тока, и выставить его на аппарате.

Затем регулируются скорость подачи проволоки и расход газа, который устанавливается с помощью вентиля на редукторе баллона. Оценить правильность настроек можно на небольшом куске металла. При грамотной настройке должен получиться плотный ровный шов.

После этого выставляют оптимальное значение расхода газа. Если оно будет недостаточным, в сварочном шве появятся поры. Границы верхнего значения не существует, но при неоправданно большом газ будет уходить в атмосферу бесполезно, что увеличит расходы. При недостаточно качественном шве следует произвести перенастройку.

Затем надо проверить, достаточное ли количество газа для создания рабочего давления находится в баллоне. Рабочее — давление, позволяющее осуществлять надежную защиту ванны в зоне проведения работ. Потом надо определиться с полярностью.

После выбора полярности необходимо подключиться к соответствующей клемме. Прямую полярность обеспечит подключение сварочного кабеля к положительной клемме. Обратную полярность используют для проведения очень точных работ.

Устройство сварочных аппаратов САИПА 200

Полуавтоматический сварочный аппарат САИПА 200 имеет металлический корпус, в котором находится инверторное устройство. Преобразователь электричества изготавливается на основе IGBT-транзисторов. Эти элементы излучают большое количество тепловой энергии во время работы, поэтому внутри корпуса размещен вентилятор, который направляет поток воздуха на радиаторы электрических компонентов.

Для того чтобы сделать работу устройства более безопасной и комфортной, на передней панели корпуса устанавливаются световые индикаторы. Эти элементы информируют оператора:

• О включении устройства в сеть.
• О появлении перегрева.

При повышении температуры внутренних деталей до предельных значений, срабатывает автоматическая защита. Эта функция способствует предотвращению выхода из строя наиболее важных деталей сварочного аппарата. После нормализации температуры, работы по свариванию металлов можно продолжить.

Кроме индикации, устройство оснащается регулировками рабочего тока и скорости подачи проволоки. Благодаря точной установке параметров, можно идеально подобрать режим работы аппарата, при котором будет обеспечен идеальный результат при оптимальном использовании расходных материалов.

Технология процесса

Особенности сварки полуавтоматом заключаются в том, что вместо электродов применяется проволока и процесс происходит под защитой газа. Техника сварки полуавтоматом заключается в поддержании постоянной температуры. При недостаточном нагреве не осуществится нормальное расплавление кромок и не произойдет хорошего перемешивания их с присадочным материалом. При чрезмерно большом повышении температуры начнется кипение металла и его испарение.

Приемы сварки полуавтоматом бывают двух видов. Первый заключается в том, что от начала до конца делается непрерывный шов. При втором методе применяется точечная сварка. Сварочные точки располагают через одинаковые промежутки.

Технология сваривания имеет особенности в зависимости от толщины металлических деталей, видов соединений и их расположения в пространстве. Тонкие детали легче сваривать полуавтоматом, если они расположены в вертикальной плоскости. Если толщина металлических деталей не превышает 4 мм, то можно не проводить разделку кромок. Толстые детали лучше сваривать в среде гелия или аргона. При этом необходимо следить, чтобы не происходило отклонение оси горелки от вертикали.

При сварке полуавтоматическим прибором угловых и тавровых соединений детали следует устанавливать «в лодочку». Тонкие нахлесточные соединения выполняют за один проход, используя медную или стальную подкладку. Детали, толщина которых превышает 1,5 мм, можно сваривать на весу, осуществляя несколько проходов.

Правила сварки полуавтоматом:

1. Сварку следует осуществлять таким образом, чтобы сварочная ванна была видна исполнителю. Это возможно, когда проволоку держат прямо или под маленьким углом.
2. Зазор между свариваемыми элементами при их толщине 1 см должен быть не менее 1 мм. Затем его рассчитывают, исходя из формулы — 10% от их толщины. Во время всего процесса сварки зазор должен быть постоянным.
3. Если применяется подкладка, то ее помещают снизу на свариваемые детали, обеспечивая плотность.
4. Необходимо контролировать значение тока и величину дуги. Это уменьшит разбрызгивание раскаленного металла.
5. Тонкую проволоку следует вести вдоль шва. При большом диаметре желательно совершать колебательные движения, которые способствуют разогреву кромок.

Настройка зависит от конкретной модели оборудования. Перед началом работы следует внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.

Сварка в общем и сварка полуавтоматом в частности является сложным искусством, требующим терпения. Не следует сразу стремиться поставить рекорд. Техника сварки полуавтоматом для начинающих заключается в том, чтобы потренироваться вначале на простых деталях.

Необходимые материалы и инструменты

Устройство сварочного аппарата

Как и для других методов электросварки, сварочные работы полуавтоматическим аппаратом проводятся при наличии полного комплекта оборудования – самого аппарата со всеми принадлежностями, соединяемых деталей металла, и, конечно же, защитной одежды – маски, перчаток, брезентовой куртки и брюк, рабочих ботинок с негорючей подошвой.

К самому аппарату, в зависимости от требуемой комплектации, требуется газовый баллон, по возможности специальный редуктор, соединительные шланги.

Для обслуживания газовой горелки, скорее всего, понадобится специальный спрей для очистки сопла горелки.

В качестве средств защиты рекомендуется использовать специальную шлем-маску сварщика с УФ-фильтром, срабатывающим при появлении сварочной дуги.

Для удобства работы, бывалые профессионалы рекомендуют обзавестись несколькими переносными прожекторами или хотя бы вкрутить в светильники лампочки помощнее.

Преимущества

К достоинствам полуавтоматической сварки относятся:

• легкость применения;
• высокая производительность;
• возможность сваривания во всех пространственных положениях;
• деформации шва являются минимальными;
• возможность сварки тонких соединений;
• небольшая чувствительность по отношению к загрязнениям и ржавчине;
• цинковые покрытия не повреждаются при сварке с медной проволокой;
• получение шва высокого качества.

Недостатком является улетучивание газовой защиты на сквозняке. Относительная легкость управления процессом делает возможной сварку полуавтоматом для начинающих.

Отличие от автоматической сварки

Автоматическая и полуавтоматическая сварка имеют много общего и сильно отличаются от ручного способа. Основное, чем отличается автоматическая сварка от полуавтоматической, — это то, что полуавтомат осуществляет механическую подачу проволоки, выполняющей роль электрода, на место проведения работы, но затем ее перемещают вручную. Это позволяет правильно формировать шов и следить за его качеством.

Автоматическую сварку целесообразно применять при массовом или крупносерийном производстве. На форумах по сварке иногда задают вопрос: как варить полуавтоматом электродами. Опытные сварщики отвечают, что для этого придется кардинально переделать аппарат, но и это не дает гарантии получения качественного шва.

Рекомендации по работе с аппаратами

Несмотря на то, что схема сварочного инвертора Ресанта САИПА 200 имеет встроенную защиту, при работе с прибором следует соблюдать осторожность. Пренебрежение элементарными правилами при работе с таким типом электроприборов, может привести к получению различных травм. Кроме того, аппарат может загореться или выйти из строя. Рекомендации по работе со сварочными аппаратами Ресанта САИПА 200 следующие:

• Прибор достаточно хорошо защищен от проникновения внутрь корпуса крупных капель воды, но работать во влажном помещении или во время дождя категорически запрещается.
• Во время работы необходимо следить за состоянием провода питания и выходных контактов. При нарушении изоляции кабеля дальнейшее использование прибора невозможно.
• Перед началом работ необходима точная настройка прибора.
• Необходимо использовать только рекомендованные производителем инвертора расходные материалы.

После приобретения устройства следует обязательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. В этом документе также указываются правила по безопасному использованию сварочного аппарата.

Обучение

Обучение на полуавтоматическую сварку можно пройти на специальных курсах. Программа включает в себя теоретические и практические занятия. Можно выбрать индивидуальное обучение по удобному для ученика расписанию и также узнать все о сварке полуавтоматом. После окончания необходимо сдать экзамен и доказать, что все знания усвоены.

Выдается удостоверение установленного образца, в котором перечисляются прослушанные предметы, практические занятия и указывается, что присвоено звание «Электрогазосварщик». Возможно получение диплома международного образца, что дает возможность применить полученные знания в других странах.

Обучение сварки полуавтоматом дает представление о видах аппаратов полуавтоматов, выборе режима сварки и диаметра проволоки, технологии процесса сварки. Прослушанные уроки по теории «сварочные полуавтоматы» позволят разбираться в обозначениях используемых материалов и маркировки проволоки. Основы сварки полуавтоматом включают в себя сведения об устройстве приборов полуавтоматов, принципе их работы, обеспечении безопасности сварщика, проведении подготовительных работ, выборе режимов сварки.

На курсах можно не только узнать все для сварки полуавтоматом, но и применить полученные знания на практике. Они проводятся под руководством наставника, который укажет на ошибки и разъяснит методы их устранения. Групповые занятия имеют то преимущество, что на них можно услышать вопросы других учеников и узнать правильные ответы. На практических занятиях следует прислушиваться к разбору всех ситуаций, из которых можно узнать много полезного.

Уроки сварки полуавтоматом проводят профессионалы, обладающие большим опытом. Приобретенная профессия является востребованной и высокооплачиваемой. На курсы могут также записаться уже имеющие профессию сварщика, но желающие повысить свою квалификацию. Разобраться, что такое сварка на полуавтомате поможет обучение на специализированом курсе. Полученные знания помогут с легкостью читать чертежи и разбираться в технологических материалах.

Сварка алюминия

Применение защитных газов в полуавтоматической сварке позволяет выполнять качественное соединение алюминиевых деталей таким способом. Сварка алюминия является довольно сложным процессом даже для опытного специалиста, тем более непросто будет выполнить такую работу начинающим сварщикам.

Как варить полуавтоматом алюминиевые детали:

• зачищается поверхность свариваемых деталей от оксидной плёнки;
• нагреваются заготовки в печи или с использованием газовой горелки;
• включается сварочный аппарат в режим переменного тока высокой частоты;
• подключается баллон с аргоном или аргоногелиевой смесью;
• производится запал дуги и поддерживается её длина в диапазоне 12-15 мм.

Таким образом происходит сваривание деталей из этого легкоплавкого металла. В качестве присадочной проволоки, для выполнения работы, потребуется приобрести изделия из алюминия. А для обеспечения стабильной подачи проволоки аппарат должен быть оборудован соплом большего диаметра.

Видео:

Заключение

Как правильно варить полуавтоматом с углекислотой начинающим сварщикам вы узнали из данной статьи. Для закрепления полученных сведений рекомендуется сразу же приступить к практическим занятиям и осуществить пробное соединение деталей таким методом. Видео уроки позволят быстрее освоить полуавтомат в домашних условиях.

Уроки естественного фотосинтеза для преобразования CO2 в сырье для пластика

Фумарат синтезируется путем связывания CO2 в пируват с помощью мультибиокатализаторов. Малатдегидрогеназа (ME) объединяет пируват и диоксид углерода (CO2) в L-малат, который может быть преобразован в фумарат под действием фумаразы (FUM). Фумарат можно использовать в качестве исходного сырья для биоразлагаемого пластика, такого как полибутиленсукцинат, который обычно производится из нефти при секвестрации CO2. Предоставлено: Осакский столичный университет.

В растениях естественный фотосинтез связывает углекислый газ (CO ₂ ) в органические соединения, которые затем могут быть преобразованы в глюкозу или крахмал. Эти полезные молекулы можно изолировать, сохраняя углерод в твердой форме. Искусственный фотосинтез имитирует этот процесс, уменьшая парниковый газ CO ₂ — основную причину изменения климата, — который преобразуется в другие полезные вещества.

Исследователям из Осакского столичного университета удалось создать фумарат с помощью искусственного фотосинтеза пирувата и CO ₂ . Этот фумарат можно использовать для изготовления биоразлагаемого пластика, такого как полибутиленсукцинат, сохраняя углерод в компактной, прочной и твердой форме. В настоящее время большая часть фумарата, используемого для производства этого пластика, производится из нефти, поэтому очень желательно создание фумарата из CO ₂ и пирувата, полученного из биомассы.

Профессор Ютака Амао из Исследовательского центра искусственного фотосинтеза и Мика Такеучи, аспирант Высшей школы науки Осакского столичного университета, использовали биокатализатор малатдегидрогеназу (оксалоацетат-декарбоксилирование) для объединения CO ₂ с пируватом, полученным из биомассы, для производства L-яблочной кислоты. Впоследствии биокатализатор фумаразу использовали для дегидратации L-яблочной кислоты с целью синтеза фумарата.

«Биокатализаторы использовались для преобразования CO ₂ в сырье для пластика. Основываясь на наших результатах, мы продолжим строить более совершенные системы преобразования CO ₂ с еще меньшим воздействием на окружающую среду; мы стремимся к более эффективному преобразование CO ₂ в полезные вещества с использованием энергии света», — сказал профессор Амао.

Благодаря этому успеху команда уже приступила к исследованию новых методов искусственного фотосинтеза с целью получения фумарата с использованием света в качестве энергии. Если эту технологию удастся реализовать, то будет создана новая искусственная фотосинтетическая система для синтеза полезных макромолекул из CO

2 .

Текущее исследование опубликовано в Reaction Chemistry & Engineering .

---

Узнайте больше

Ключ к снижению выбросов углекислого газа сделан из металла

---

Дополнительная информация: Мика Такеучи и др. , Биокаталитический синтез фумарата из пирувата и CO2 в качестве сырья, Reaction Chemistry & Engineering (2022). DOI: 10.1039/D2RE00039C

Предоставлено Осакский столичный университет

Цитата : Уроки естественного фотосинтеза для преобразования CO2 в сырье для пластика (22 августа 2022 г.) получено 27 октября 2022 г. с https://phys.org/news/2022-08-lessons-natural-photosynthese-conversion-co2.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Двуокись углерода | Центр научного образования

Четыре представления, которые химики используют для двуокиси углерода. В цветных моделях углерод светло-серый, а кислород красный.
Авторы и права: Рэнди Рассел (© NESTA, 2006)

Углекислый газ представляет собой бесцветный негорючий газ при нормальной температуре и давлении. Хотя углекислый газ гораздо менее распространен, чем азот и кислород в атмосфере Земли, он является важным компонентом воздуха нашей планеты. Молекула двуокиси углерода (CO

2 ) состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

Углекислый газ является важным парниковым газом, который помогает удерживать тепло в нашей атмосфере. Без него наша планета была бы негостеприимно холодной. Однако увеличение CO ₂ концентрация в нашей атмосфере вызывает повышение средней глобальной температуры, нарушая другие аспекты климата Земли.

Углекислый газ является четвертым по распространенности компонентом сухого воздуха. Сегодня его концентрация в атмосфере превышает 400 ppm (частей на миллион). До промышленной деятельности в атмосфере было около 270 частей на миллион. Таким образом, уровень углекислого газа в нашей атмосфере вырос примерно на 40% с начала промышленной революции, которая повышает глобальную температуру.

С 1958 года ученый Чарльз Килинг и другие ученые измеряли количество углекислого газа в атмосфере Гавайев. Годовые колебания содержания углекислого газа связаны с сезонным ростом растений, в то время как общее увеличение содержания углекислого газа в течение многих лет связано со сжиганием ископаемого топлива, вырубкой лесов и производством цемента.

 

Л.С. Гардинер/ЮКАР

Концентрации углекислого газа в атмосфере существенно менялись на протяжении истории Земли, что оказывало глубокое влияние на климат и жизнь.

Углекислый газ играет ключевую роль в углеродном цикле Земли, наборе процессов, в которых углерод циркулирует во многих формах в нашей окружающей среде. Вулканическое выделение газа и лесные пожары являются двумя важными естественными источниками CO ₂ в атмосфере Земли. Дыхание, процесс, посредством которого организмы высвобождают энергию из пищи, выделяет углекислый газ. Когда вы выдыхаете, вы выдыхаете углекислый газ (среди других газов). Сгорание, будь то под видом лесных пожаров, в результате подсечно-огневого земледелия или в двигателях внутреннего сгорания, производит углекислый газ.

Фотосинтез, биохимический процесс, посредством которого растения и некоторые микробы создают пищу, использует углекислый газ. Фотосинтезирующие организмы объединяют CO ₂ и воду (H ₂ O) для производства углеводов (таких как сахара) и выделения кислорода в качестве побочного продукта. Таким образом, такие места, как леса и районы океана, которые поддерживают фотосинтезирующие микробы, действуют как массивные «поглотители» углерода, удаляя углекислый газ из атмосферы посредством фотосинтеза. Ранняя атмосфера Земли содержала намного больше CO ₂ уровни и почти нет кислорода; появление фотосинтезирующих организмов привело к увеличению содержания кислорода, что позволило развиться кислорододышащим существам, таким как мы!

При сжигании образуется CO ₂ , хотя неполное сгорание из-за ограниченного поступления кислорода или избытка углерода может также привести к образованию монооксида углерода (CO). Угарный газ, опасный загрязнитель, в конечном итоге окисляется до двуокиси углерода.

Небольшие канистры, содержащие углекислый газ под давлением ₂ , используются для накачивания велосипедных шин и спасательных жилетов, а также для питания пейнтбольных ружей. «Шипение» газированных напитков обеспечивается углекислым газом. Углекислый газ также выделяется дрожжами во время брожения, придавая пиву пену и делая шампанское игристым. Поскольку он не воспламеняется, CO ₂ используется в некоторых огнетушителях. Углекислый газ при растворении в воде образует слабую кислоту, называемую угольной кислотой (H ₂

CO ₃ ).

Углекислый газ является наиболее распространенным газом в атмосферах Марса и Венеры. Твердый замороженный углекислый газ называется «сухим льдом». Полярные шапки Марса представляют собой смесь обычного водяного льда и сухого льда. Жидкий CO ₂ образуется только при давлении, превышающем примерно в 5 раз атмосферное давление на Земле на уровне моря, поэтому во многих случаях сухой лед не превращается в жидкую форму.