Mobilna Wytwornica Ciekłego Azotu dziełem studentów z PW

Pomysłodawcą i koordynatorem przedsięwzięcia był Michał Wojtalik. - To instalacja tania w produkcji - mówi Wojtalik. - Pozwala uzyskać z powietrza atmosferycznego ok. 300 ml skroplonego azotu na godzinę - dodaje.

Studenci wykonali obliczenia projektowe poszczególnych elementów instalacji i zweryfikowali je poprzez symulacje komputerowe. Na podstawie tak sporządzonej dokumentacji zbudowali Nitrogenosa. Pracując nad urządzeniem studenci mieli okazję zastosować w praktyce wiedzę zdobytą w czasie studiów. - Jest trochę inaczej niż w teorii, wszystko jest dużo bardziej skomplikowane - zaznacza Michał Wojtalik. - Na przykład przyjmuje się, że łatwo jest ochłodzić gaz, a okazuje się, że to nie jest takie proste, bo mamy tu aż 3 stopnie chłodzenia. Nitrogenos działa na zasadzie klasycznego cyklu termodynamicznego.

Jak zaznacza kierownik projektu, cała trudność polegała na tym, że trzeba było zadbać o mnóstwo drobnych, z pozoru prostych, rzeczy. - To często niuanse, które potem mogą się przydać w pracy - opowiada Wojtalik. - Teraz wiemy, jakie elementy potrzebne do takiej instalacji są dostępne na rynku, ile kosztują, wiemy, jak zrealizować konkretny proces, znamy realne rozwiązania techniczne i konstrukcyjne.

Studenci w ramach pracy nad projektem musieli zmierzyć się z wieloma problemami. Jednym z nich była np. konieczność wciśnięcia rury o średnicy 6 mm do rury o średnicy 12 mm. Może nie wygląda to na skomplikowane zadanie, ale każda z rur miała 40 m długości. A to już wyzwanie. Innym z problemów było to, jak skutecznie oddzielić azot od tlenu. Członkowie KNIChiP zdecydowali się tzw. proces membranowy. - Udało się uzyskać 1,5-2 proc. czystości azotu, dla naszego urządzenia to wystarcza - podsumowuje Michał Wojtalik.

Nitrogenos działa na zasadzie klasycznego cyklu termodynamicznego/fot. BPI PW

Podczas pracy nad uzyskiwaniem ciekłego azotu należy być bardzo ostrożnym. To, że w powietrzu atmosferycznym mamy ok. 79 proc. azotu i 21 proc. tlenu, nie oznacza, że po skropleniu będzie tak samo. - Równowaga się przesuwa i mamy wtedy nawet 50 proc. tlenu, czyli zbliżamy się już do ciekłego tlenu, który jest tak niebezpieczny, że czasem wystarczy kontakt z zaolejoną podłogą i natychmiast się zapali – wyjaśnia Michał Wojtalik. - To dla nas problematyczne. Musimy zgromadzić w instalacji dość dużo gazu. Student dodaje, że zbicie tlenu do właściwych stężeń zajmuje prawie godzinę.

Jak dotąd kierownik projektu prezentował Nitrogenosa firmie, która zajmuje się produkcją lodów. - Trudno przekonać kogoś, że jak zrobiliśmy taką małą instalację, to możemy zrobić też coś takiego, ale w standardzie spożywczym - mówi. - Ktoś musiałby nam zaufać.

Środki na budowę Nitrogenosa - w sumie ok. 25 tys. zł - pochodziły z Politechniki Warszawskiej. Biorąc pod uwagę skalę przedsięwzięcia, to naprawdę niewiele. Pieniędzy nie starczyło m.in. na zautomatyzowanie procesu chłodzenia. A to oznacza, że ktoś cały czas musi obsługiwać instalację. Gdyby środki były większe, studenci mogliby też wykonać skuteczniejszą izolację elementów urządzenia i poprawić wydajność Nitrogenosa tak, by uzyskiwać dzięki niemu nawet ok. litra azotu na godzinę.

Jak wyliczył Michał Wojtalik, studencki zespół z Politechniki Warszawskiej byłby w stanie za maksimum 500 tys. zł zbudować urządzenie produkujące nawet 10 litrów ciekłego azotu na godzinę. To dwa razy mniej niż standardowy koszt tego typu instalacji na rynku. - Cena jest tak mała głównie dlatego, że najważniejsza część technologii już jest przez nas opanowana, a główne problemy zostały zidentyfikowane i istnieją skuteczne metody ich rozwiązania - podsumowuje Michał Wojtalik.

Pomysł Koła Naukowego Inżynierii Chemicznej i Procesowej już wzbudza zainteresowanie przemysłu, a ostatnio zdobył wyróżnienie w konkursie StRuNa 2016, podsumowującym działalność kół i innych organizacji studenckich z całej Polski.

Więcej szczegółów w cyklu Badania - Innowacje - Technologie (BIT PW)