כיצד חימום פסולת פלסטיק יכול לייצר מימן ירוק וגרף

מימן יכול להיות דלק ירוק של העתיד, אבל כיום הוא עשוי בעיקר מדלקים מאובנים בתהליך שמייצר הרבה CO2. עם זאת, טכניקה חדשה מייצרת גז מימן מפסולת פלסטיק ללא פליטת פחמן ישירה, תוך יצירת גרפן בעל ערך כתוצר לוואי.

סוללות הן כיום הגישה המובילה להפחתת תחבורה, אך לשימוש במימן כדלק עדיין יש יתרונות ניכרים. יש לו צפיפות אנרגיה גבוהה משמעותית, מה שיכול להעניק לכלי רכב המונעים במימן טווח גדול יותר, ותדלוק במימן מהיר בהרבה מטעינת סוללה. זה גם דלק מבטיח עבור תעשיות כבדות כמו ייצור פלדה שלא ניתן לחשמל בקלות ויכול להיות שימושי לאחסון אנרגיה לטווח ארוך.

האישורים הירוקים של מימן תלויים במידה רבה באופן שבו הוא מיוצר. שימוש בחשמל לפיצול מים למימן וחמצן יכול להיות בר קיימא אם הוא מופעל על ידי אנרגיה מתחדשת. אבל התהליך הוא כיום יקר מאוד, ורוב המימן כיום מיוצר במקום זאת על ידי תגובה של מתאן מדלקים מאובנים עם קיטור, מה שמייצר כמויות נכבדות של CO2 כתוצר לוואי.

תהליך חדש ומבטיח שפותח על ידי חוקרים מאוניברסיטת רייס מייצר מימן מפסולת פלסטיק מבלי לפלוט ישירות CO2. כמובן שגם הוא יצטרך להיות מופעל על ידי אנרגיה מתחדשת. אבל בנוסף להפקת מימן, התהליך מייצר גם גרפן בדרגה מסחרית כתוצר לוואי, שניתן למכור אותו כדי לשלם עבור ייצור המימן.

"המרנו פסולת פלסטיק - כולל פסולת פלסטיק מעורבת שאין צורך למיין לפי סוג או לשטוף - לגז מימן בעל תפוקה גבוהה ולגרפן בעל ערך גבוה", קווין וויס, שהוביל את המחקר בזמן שעשה את הדוקטורט שלו ברייס, אמר בהודעה לעיתונות. "אם הגרפן המיוצר יימכר ב-5% בלבד משווי השוק הנוכחי - 95% הנחה על מכירה - ניתן לייצר מימן נקי בחינם".

התהליך החדש מסתמך על טכניקה המכונה חימום הבזק ג'ול, שפותחה במעבדתו של פרופסור רייס ג'יימס טור. זה כולל טחינת פלסטיק לחתיכות בגודל קונפטי, ערבוב שלו עם חומר מוליך, הנחתו בצינור, ואז העברת מתח גבוה מאוד דרכו. זה מחמם את התערובת לסביבות 5,000 מעלות פרנהייט תוך 4 שניות בלבד, מה שגורם לאטומי הפחמן בפלסטיק להתמזג יחד לגרפן ולשחרר תערובת של גזים נדיפים.

המעבדה התמקדה בתחילה בשימוש בטכניקה להפיכת פסולת פלסטיק לגרפן, וטור הקים סטארט-אפ בשם Universal Matter כדי למסחר את התהליך. אבל לאחר ניתוח ההרכב של תוצרי הלוואי של האדים, הצוות הבין שהם מכילים כמות משמעותית של גז מימן עם טוהר גבוה של 94%. התוצאות פורסמו לאחרונה נייר פנימה חומרים מתקדמים.

על ידי נעילת כל הפחמן של הפלסטיק בגרפן, הגישה מייצרת מימן מבלי לשחרר כל CO2. והכלכלה מאוד אטרקטיבית בהשוואה לשיטות אחרות להפקת מימן ירוק - חומר ההזנה הוא תוצר פסולת, ומכירת הגרפן אפילו בשבריר ממחיר השוק הנוכחי פירושה בעצם שהמימן מיוצר בחינם.

לגרום לתהליך לעבוד בקנה מידה תעשייתי יהיה בהכרח מאתגר, Upul Wijayantha באוניברסיטת Cranfield בבריטניה, אמר לי מדען חדש. "אנחנו לא יודעים, מעבר לסולם המעבדה, באיזה סוג של אתגרים הם יתקלו כשהם יטפלו בקנה מידה עצום של פלסטיק, תערובות גזים ותוצרי לוואי, כמו גרפן", הוא אומר.

עם זאת, טור אופטימי שניתן למסחר את הגישה במהירות יחסית. "תוכל לקבל פריסה בקנה מידה קטן יותר לייצור מימן בוודאי תוך חמש שנים," אמר מדען חדש. "תוכל לקבל פריסה בקנה מידה גדול תוך 10."

אם הוא צודק, הטכניקה החדשה יכולה להרוג שתי ציפורים במכה אחת - לעזור להתמודד עם פסולת פלסטיק ולהפיק דלק ירוק בבת אחת.

תמונת אשראי: ערימות שכבות של גרפן הבזק שנוצרו מפסולת פלסטיק. (קווין וויס/מעבדת טור)

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/10/08/how-flash-heating-plastic-waste-could-produce-green-hydrogen-and-graphene/