Dwutlenek węgla i plastik to ekologiczne paliwo! Naukowcy z Cambridge przedstawiają nietypowy reaktor

Naukowcy z University of Cambridge opracowali reaktor słoneczny, który jest w stanie przetworzyć dwutlenek węgla na paliwo oraz plastikowe odpady w substancje chemiczne wykorzystywane szeroko w przemyśle. CO₂ do tych procesów jest pozyskiwane zarówno ze spalin przemysłowych, jak i z samego powietrza! Urządzenie jest zbudowane z dwóch części - w jednej przetwarzany jest plastik, a w drugiej dwutlenek węgla. Podczas niedawno przeprowadzonych testów badaczom udało się przekształcić CO₂ pochodzące ze spalin w gaz syntezowy, który może być użyty jako paliwo. Natomiast z plastikowych odpadów udało się wytworzyć kwas glikolowy, który ma szerokie zastosowanie w przemyśle kosmetycznym.

Energia potrzebna do przeprowadzenia wspomnianych procesów została w 100% pozyskana ze źródła odnawialnego, czyli z pojedynczego perowskitowego ogniwa fotowoltaicznego. Podzielenie jednego reaktora na dwie części ma swoje uzasadnienie. Jak tłumaczy jeden ze współautorów pomysłu, dr Motiar Rahaman, w procesie rozkładu tworzyw sztucznych “oddają” one część elektronów, które są wykorzystywane w przekształcaniu CO₂ na gaz syntezowy. Tym samym oba te procesy się uzupełniają.

Sztuczna fotosynteza

W celu wychwycenia CO₂ powietrze przepuszcza się przez specjalny roztwór alkaliczny, który wyłapuje cząsteczki tego gazu. Inne składniki mieszaniny, takie jak azot i tlen, nie są wiązane w roztworze i po prostu się ulatniają. Następnie dwutlenek węgla trafia do jednej części reaktora i tam zamienia się w gaz syntezowy. Jednocześnie, w sąsiedniej komorze zachodzi proces utylizacji plastikowych butelek. 

Badania nad tą technologią trwają już od kilku lat. Celem zespołu prof. Erwina Reisnera jest opracowanie ekologicznego paliwa, którego produkcja przypomina fotosyntezę. W przypadku wynalazku naukowców dwutlenek węgla, który jest pozyskiwany wprost z otoczenia, służy do produkcji energii jedynie przy pomocy promieni słonecznych, a więc jest to proces analogiczny do tego, jaki przeprowadzają rośliny. Jak dotąd naukowcy używali w swoich badaniach sprężonego CO₂ przechowywanego w butli. Jednak aby technologia ta znalazła swoje praktyczne zastosowanie, konieczne było przetestowanie tej metody w warunkach rzeczywistych, gdy dwutlenek węgla jest wychwytywany bezpośrednio z powietrza. 

Po co składować, skoro można utylizować

W tej kwestii badacze zainspirowali się technologią wychwytywania i geologicznego składowania CO₂ (CCS). Dzięki CCS gaz cieplarniany jest wychwytywany, sprężany i wtłaczany do geologicznych składowisk, które przeważnie stanowią głębokie podziemne warstwy porowatych skał przykrytych pokładami warstw nieprzepuszczalnych. Brytyjczycy stwierdzili, że jeszcze lepszym rozwiązaniem będzie użycie wychwyconego gazu do celów przemysłowych.

Gdybyśmy zamiast wychwytywania i składowania dwutlenku węgla mogli go utylizować, moglibyśmy zrobić coś pożytecznego z CO2 zamiast zakopywać go pod ziemią, nie znając długofalowych skutków takiego działania, i dodatkowo wyeliminować stosowanie paliw kopalnych

zapewnia Erwin Reisner.

Dodatkowo badacze w swojej pracy podkreślają, że proces wtłaczania gazu do podziemnych składowisk jest bardzo energochłonny. Na korzyść metody opracowanej przez badaczy z Cambridge przemawia również to, że łączy ona w sobie utylizację dwóch największych zagrożeń współczesnego świata - dwutlenku węgla i plastikowych odpadów. Może się więc zdawać, że powinna ona zastąpić technologię CCS. Jednak reaktor słoneczny jest pomysłem stosunkowo młodym i niedostatecznie rozwiniętym. Sami badacze podkreślają, że przed nimi jeszcze długa droga, zanim wynalazek będzie mógł znaleźć zastosowanie na skalę przemysłową. Obecnie pracują oni nad reaktorem, który posłuży jako urządzenie demonstracyjne o zwiększonej wydajności. Naukowcy chcą tym samym zaprezentować światu korzyści płynące z połączenia wychwytywania dwutlenku węgla wprost z powietrza z jego ponownym wykorzystaniem. Zespół twierdzi, że ich wynalazek to kamień milowy na drodze do bezemisyjnej przyszłości. 

Nie interesuje nas jedynie dekarbonizacja, ale całkowita defosylizacja. Musimy całkowicie wyeliminować paliwa kopalne, aby móc stworzyć gospodarkę o obiegu zamkniętym

oświadcza Erwin Reisner.

Problematyczny recykling 

Wynalazek brytyjskich uczonych może także poprawić wydajność procesu recyklingu plastikowych butelek. Wbrew pozorom, nie jest on bowiem pozbawiony wad. Według badaczy z Uniwersytetu Strathclyde w Glasgow utylizacja plastikowych butelek może pociągać za sobą emisję ton mikroplastiku. Dodatkowo, od 6 do aż 13% z niego powraca później do środowiska. Plastik z odzysku z każdym swoim przetworzeniem traci również część swoich właściwości. Tak więc rządy wielu krajów, w tym również Polski, podejmują kroki w celu ogólnego zmniejszenia ilości plastikowych opakowań. Od 24 maja tego roku w naszym kraju obowiązuje unijna dyrektywa w sprawie jednorazowych tworzyw sztucznych. Znacząco ogranicza ona wprowadzanie do obrotu nowych wyrobów, takich jak: jednorazowe kubki, talerze oraz opakowania. W jej efekcie firmy zobowiązane są do informowania na etykietach o szkodliwości plastiku, oraz pobierania opłaty w wysokości 1 zł za produkty jednorazowe wydawane klientom.

Dodatkowo, jeśli klient zwróci plastikowe opakowania do sklepu, zostanie mu wypłacona kaucja zwrotna w wysokości 50 groszy od sztuki. Taki krok ma zachęcić sklepy i przedsiębiorców do organizowania zbiórek zużytych opakowań. To z kolei mogłoby być wykorzystywane w kontekście opisywanego wcześniej wynalazku. Proces recyklingu plastikowych odpadów, który nie jest doskonały, mógłby zostać zastąpiony chociaż w części przez zamianę plastiku w kwas glikolowy. Takie opakowania mogłoby stać się jednym z surowców potrzebnych do produkcji ekologicznego paliwa na masową skalę. 

Na razie jest to jedynie pieśń przyszłości. Jednak kto wie, może kiedyś doczekamy się reaktorów zasilanych w pełni energią słoneczną, które wykorzystują groźne zanieczyszczenia i odpady do produkcji zielonych paliw.       

Źródło: studyfinds.org