Αν και η παραγωγή υδρογόνου θεωρείται πιθανή αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων, οι διαδικασίες είτε παράγουν πάρα πολύ διοξείδιο του άνθρακα είτε είναι πολύ ακριβές. Μια τεχνική χαμηλών εκπομπών για την παραγωγή υδρογόνου από πλαστικά σκουπίδια αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Rice, η οποία θα μπορούσε να αποδώσει άψογα.
«Στη μελέτη μας, μετατρέψαμε τα απόβλητα πλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των μικτών απορριμμάτων πλαστικών που δεν χρειάζονται διαλογή ή πλύσιμο, σε υψηλής απόδοσης αέριο υδρογόνο και γραφένιο υψηλής αξίας», δήλωσε ο Kevin Wyss, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Το καθαρό υδρογόνο θα μπορούσε να παραχθεί δωρεάν εάν το παραγόμενο γραφένιο πωλούνταν μόνο για το 5% της τρέχουσας αγοραίας αξίας του – με έκπτωση 95%!»
Αντίθετα, το «πράσινο» υδρογόνο κοστίζει περίπου 5 δολάρια για λίγο περισσότερα από δύο κιλά και παράγεται με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για να χωρίσει το νερό στα δύο συστατικά του. Αν και πιο προσιτό, οι περισσότεροι από τους περισσότερους από 2022 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου που χρησιμοποιήθηκαν παγκοσμίως το 100 προήλθαν από ορυκτά καύσιμα, με κάθε τόνο υδρογόνου που παράγεται να παράγει περίπου 12 τόνους διοξειδίου του άνθρακα.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Rice εξήγησαν ότι ο κύριος τύπος υδρογόνου που χρησιμοποιείται σήμερα είναι το «γκρίζο» υδρογόνο, που δημιουργείται από τη διαδικασία αναμόρφωσης ατμού-μεθανίου που παράγει πολύ διοξείδιο του άνθρακα. Αν θέλουμε να φτάσουμε σοβαρά τις καθαρές μηδενικές εκπομπές έως το 2050, δεν μπορούμε να συνεχίσουμε να παράγουμε υδρογόνο με τον τρόπο που κάναμε μέχρι τώρα, καθώς η ζήτηση για υδρογόνο προβλέπεται να αυξηθεί τις επόμενες δεκαετίες.
Οι ερευνητές υπέβαλαν δείγματα πλαστικών απορριμμάτων σε ταχεία θέρμανση Joule για περίπου τέσσερα δευτερόλεπτα, ανεβάζοντας τις θερμοκρασίες τους στους 3.100 βαθμούς Kelvin. Σε αυτή τη διαδικασία, το υδρογόνο στα πολυμερή εξατμίστηκε, αφήνοντας πίσω του γραφένιο, ένα απίστευτα ελαφρύ και ισχυρό ενιαίο στρώμα ατόμων άνθρακα.
«Όταν ανακαλύψαμε για πρώτη φορά τη θέρμανση με φλας Joule και την εφαρμόσαμε για να μετατρέψουμε τα απορρίμματα πλαστικού σε γραφένιο, παρατηρήσαμε ότι πολλά πτητικά αέρια παρήχθησαν και βγήκαν ορμητικά έξω από τον αντιδραστήρα», πρόσθεσε ο Wyss. «Αναρωτηθήκαμε τι ήταν αυτά, υποπτευόμενοι ένα μείγμα μικρών υδρογονανθράκων και υδρογόνου, αλλά δεν είχαμε τα όργανα για να μελετήσουμε την ακριβή σύστασή τους».
Το εργαστήριο περιήγησης μπόρεσε να αγοράσει τα απαραίτητα εργαλεία για τον χαρακτηρισμό του εξατμισμένου περιεχομένου χάρη στην υποστήριξη από το Σώμα Μηχανικών Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών.
«Δείξαμε ότι μπορούμε να ανακτήσουμε έως και 68% αυτού του ατομικού υδρογόνου ως αέριο με 94% καθαρότητα και γνωρίζουμε ότι το πολυαιθυλένιο, για παράδειγμα, αποτελείται από 86% άνθρακα και 14% υδρογόνο», πρόσθεσε ο Wyss. «Η ανάπτυξη μεθοδολογιών και γνώσεων για τον χαρακτηρισμό και τον ποσοτικό προσδιορισμό όλων των αερίων, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, που παράγονται με αυτήν την τεχνολογία ήταν για μένα ένα δύσκολο αλλά ικανοποιητικό έργο.
«Είμαι ευχαριστημένος που οι δεξιότητες που απέκτησα και χρησιμοποίησα σε αυτή τη δουλειά, ιδιαίτερα η αέρια χρωματογραφία και η αξιολόγηση του κύκλου ζωής, μπορούν να εφαρμοστούν σε άλλα έργα εντός του οργανισμού μας. Ελπίζω ότι αυτή η εργασία θα καταστήσει δυνατή την παραγωγή καθαρού υδρογόνου από χρησιμοποιημένα πλαστικά μπουκάλια, επιλύοντας σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα όπως η πλαστική ρύπανση και οι υψηλές εκπομπές αερίων θερμοκηπίου της μεθόδου αναμόρφωσης μεθανίου ατμού.
Πηγή: techxplore
📩 15/09/2023 10:50