Tani wodór i grafen z plastiku. Nowy pomysł na recykling
W miarę jak skutki trwającego kryzysu klimatycznego i wyzwań środowiskowych, takich jak zanieczyszczenie i degradacja ekosystemów, stają się coraz bardziej widoczne, potrzeba innowacyjnych rozwiązań i dekarbonizacji gospodarki staje się coraz bardziej paląca. Wiemy już, że ważną rolę ma odegrać w tym procesie wodór, który niestety na razie w 80% jest wytwarzany przy użyciu gazu. Na horyzoncie pojawiła się jednak alternatywa. Naukowcy opracowali metodę pozyskiwania wodoru i grafenu z plastiku.
Redakcja GLOBEnergia
W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie "Advanced Materials" zespół badawczy pod kierownictwem Borisa Yakobsona i Jamesa Toura z Katedry Nauki o Materiałach i Nanoinżynierii na Uniwersytecie Rice w Stanach Zjednoczonych opracował technologię, która przekształca odpady z tworzyw sztucznych w czysty wodór i grafen z niską emisją dwutlenku węgla. Podczas gdy obecnie produkcja 95% światowego wodoru wiąże się z emisją 10-12 kg CO2 na kilogram, metoda opracowana przez naukowców uwalnia 1,8 kg CO2 na kilogram.
Wodór potrzebny od zaraz
Wodór uznawany jest za “czyste” źródło energii ze względu na fakt, że jego jedynym skutkiem obocznym jest woda. Problem stanowi jednak fakt, że do wytworzenia go potrzebna jest energia elektryczna, która często pochodzi z nieodnawialnych źródeł energii, co oznacza, że spalanie wodoru samo w sobie nie emituje dwutlenku węgla, ale jego produkcja już tak. Nie inaczej jest w przypadku uzyskiwania wodoru przy pomocy reformingu parowego, który jest obecnie najtańszą metodą produkcji tego gazu.
Niewątpliwym plusem jest fakt, że samochody o napędzie wodorowym można zatankować bardzo szybko, a ich użytkowanie nie różni się znacząco od samochodów tradycyjnych. Może być również wykorzystany do dekarbonizacji transportu, którego nie da się zelektryfikować oraz wykorzystać go do długoterminowego magazynowania energii. Z tego powodu popyt na wodór z roku na rok rośnie.
ZOBACZ TAKŻE: Odkryto złoża wodoru we Francji. Są prawdopodobnie największe na świecie
Dwie pieczenie na jednym ogniu
Obecnie ogromne wyzwanie stanowi wszechobecność plastiku, którego tylko część poddawana jest recyklingowi. Naukowcy jednak opracowali metodę, dzięki której nasze śmieci mogą uzyskać gigantyczną wartość. Dzięki zastosowaniu techniki ogrzewania “flash Joule” plastik nagrzewany jest do temperatur rzędu tysięcy stopni Celsjusza w zaledwie kilka sekund i w efekcie prowadzi do powstania grafenu oraz wodoru.
"Przepuszczamy prąd przez próbkę plastiku, z niewielką ilością dodanego popiołu, aby ułatwić przewodnictwo, dzięki czemu osiągamy temperaturę rzędu 2500 ° C w ciągu jednej dziesiątej sekundy, zanim próbka ostygnie w ciągu kilku sekund. To szybkie ogrzewanie reorganizuje wiązania chemiczne w plastiku. Atomy węgla przekształcają się w wiązania [węgiel-węgiel] grafenu, a atomy wodoru przekształcają się w H2 [gaz]" - mówi Kevin Wyss, jeden z członków projektu, w rozmowie z Advanced Science News.
Ogromnym atutem takiej metody jest fakt, że jej skutkiem ubocznym jest produkcja grafenu, który znajduje zastosowanie w produkcji samochodów, cementu, a nawet do produkcji elektroniki - zwłaszcza ekranów dotykowych. Jego obecna wartość wynosi od 60 tys. do 200 000 tys. za tonę.
Z kolei powstały wodór charakteryzuje się 64-procentową czystością, emitując przy tym sześć razy mniej dwutlenku węgla.
"Nasza metoda produkuje o 84% mniej CO2 i gazów cieplarnianych na tonę wodoru niż obecna popularna metoda przemysłowa reformingu parowo-metanowego, [...] i zużywa mniej energii niż obecne metody produkcji 'zielonego' wodoru, takie jak elektroliza" - powiedział Wyss.
Metoda wydaje się być bardzo obiecująca i dochodowa, jednak jej wprowadzenie na szeroką skalę wiąże się z pewnymi trudnościami. Na razie największe wyzwanie stanowi fakt, że wodór to gaz łatwopalny, co oznacza, że jego bezpieczne przechwytywanie i oczyszczanie wymaga ostrożnego planowania i inżynierii.
Źródło: https://www.advancedsciencenews.com/
