Kuinka nopeasti lämmitettävä muovijäte voi tuottaa vihreää vetyä ja grafeenia

Vety voisi olla tulevaisuuden vihreä polttoaine, mutta tällä hetkellä se valmistetaan pääasiassa fossiilisista polttoaineista prosessissa, joka tuottaa paljon hiilidioksidia. Uusi tekniikka kuitenkin tuottaa vetykaasua muovijätteestä ilman suoria hiilidioksidipäästöjä ja luo samalla arvokasta grafeenia sivutuotteena.

Akut ovat tällä hetkellä johtava lähestymistapa liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen, mutta vedyn käytöllä polttoaineena on silti huomattavia etuja. Siinä on huomattavasti suurempi energiatiheys, mikä voisi antaa vetykäyttöisille ajoneuvoille suuremman toimintasäteen, ja vedyn tankkaus on paljon nopeampaa kuin akun lataaminen. Se on myös lupaava polttoaine raskas teollisuus, kuten terästeollisuus joita ei voida helposti sähköistää ja niistä voi olla hyötyä pitkäaikaisessa energian varastoinnissa.

Vedyn vihreät arvot riippuvat kuitenkin suuresti siitä, miten se on tuotettu. Sähkön käyttö veden jakamiseen vedyksi ja hapeksi voi olla kestävää, jos se käyttää uusiutuvaa energiaa. Mutta prosessi on tällä hetkellä erittäin kallis, ja suurin osa vedystä valmistetaan nykyään saattamalla fossiilisista polttoaineista peräisin oleva metaani reagoimaan höyryn kanssa, jolloin syntyy huomattavia määriä CO2:ta sivutuotteena.

Rice Universityn tutkijoiden kehittämä lupaava uusi prosessi tuottaa vetyä muovijätteestä ilman, että se päästää suoraan hiilidioksidipäästöjä. Tietysti sekin tulisi käyttää uusiutuvaa energiaa. Mutta vedyn tuottamisen lisäksi prosessi tuottaa myös kaupallista grafeenia sivutuotteena, joka voidaan myydä maksamaan vedyn tuotannosta.

"Muutimme muovijätteet – mukaan lukien sekajätteet, joita ei tarvitse lajitella tai pestä - korkeatuottoiseksi vetykaasuksi ja arvokkaaksi grafeeniksi", Kevin Wyss, joka johti tutkimusta tehdessään tohtorintutkintonsa Ricessä. sanoi lehdistötiedotteessa. "Jos tuotettua grafeenia myydään vain 5 prosentilla nykyisestä markkina-arvosta - 95 prosentin alennus - puhdasta vetyä voitaisiin tuottaa ilmaiseksi."

Uusi prosessi perustuu tekniikkaan, joka tunnetaan nimellä flash joule -lämmitys, joka kehitettiin Rice-professori James Tourin laboratoriossa. Siihen kuuluu muovin jauhaminen konfettikokoisiksi paloiksi, sen sekoittaminen johtavaan materiaaliin, putkeen sijoittaminen ja erittäin korkean jännitteen ohjaaminen sen läpi. Tämä lämmittää seoksen noin 5,000 4 Fahrenheit-asteeseen vain XNUMX sekunnissa, jolloin muovin hiiliatomit sulautuvat yhteen grafeeniksi ja vapauttavat haihtuvien kaasujen seoksen.

Laboratorio keskittyi alun perin tekniikan käyttämiseen muovijätteen muuttamiseksi grafeeniksi, ja Tour perusti startup-yrityksen nimeltä Universal Matter kaupallistamaan prosessia. Mutta analysoituaan höyryn sivutuotteiden koostumuksen, tiimi huomasi, että ne sisälsivät huomattavan määrän vetykaasua, jonka puhtausaste oli jopa 94 ​​prosenttia. Tulokset julkaistiin äskettäin paperi sisään Advanced Materials.

Lukitsemalla kaiken muovin hiilen grafeeniin, lähestymistapa tuottaa vetyä vapauttamatta yhtään CO2:ta. Ja taloustiede on erittäin houkutteleva verrattuna muihin vihreän vedyn tuotantomenetelmiin – raaka-aine on jätetuote, ja grafeenin myyminen edes murto-osalla nykyisestä markkinahinnasta tarkoittaa käytännössä sitä, että vetyä tuotetaan ilmaiseksi.

Prosessin saaminen toimimaan teollisessa mittakaavassa on väistämättä haastavaa, Upul Wijayantha Cranfieldin yliopistosta Iso-Britanniasta, kertoi New Scientist. "Emme tiedä laboratoriomittakaavan lisäksi, millaisia ​​haasteita he kohtaavat, kun he käsittelevät massiivisia muoveja, kaasuseoksia ja sivutuotteita, kuten grafeenia", hän sanoo.

Tour on kuitenkin optimistinen, että lähestymistapa voitaisiin kaupallistaa suhteellisen nopeasti. "Voisit saada pienemmän mittakaavan käyttöönoton vedyn tuottamiseksi varmasti viiden vuoden sisällä", hän sanoi New Scientist. "Sinulla voi olla laajamittainen käyttöönotto 10 sisällä."

Jos hän on oikeassa, uusi tekniikka voi tappaa kaksi kärpästä yhdellä iskulla – auttaa käsittelemään muovijätteitä ja tuottamaan vihreitä polttoaineita kerralla.

Kuva pistetilanne: Muovijätteestä muodostettuja kerrostettuja flash-grafeenipinoja. (Kevin Wyss / Tour lab)

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/10/08/how-flash-heating-plastic-waste-could-produce-green-hydrogen-and-graphene/