ขยะพลาสติกที่ให้ความร้อนแบบแฟลชสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวและกราฟีนได้อย่างไร

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

ขยะพลาสติกที่ให้ความร้อนแบบแฟลชสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวและกราฟีน PlatoBlockchain Data Intelligence ได้อย่างไร ค้นหาแนวตั้ง AI.

ไฮโดรเจนก็เป็นได้ เชื้อเพลิงสีเขียวแห่งอนาคตแต่ปัจจุบันส่วนใหญ่ทำจากเชื้อเพลิงฟอสซิลในกระบวนการที่สร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก อย่างไรก็ตาม เทคนิคใหม่สร้างก๊าซไฮโดรเจนจากขยะพลาสติกโดยไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนโดยตรง ขณะเดียวกันก็สร้างกราฟีนที่มีคุณค่าเป็นผลพลอยได้

ปัจจุบันแบตเตอรี่เป็นแนวทางหลักในการลดการปล่อยคาร์บอนในการขนส่ง แต่การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงยังคงมีข้อได้เปรียบอยู่มาก มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งสามารถให้ยานพาหนะที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนได้ไกลขึ้น และการเติมเชื้อเพลิงด้วยไฮโดรเจนทำได้เร็วกว่าการชาร์จแบตเตอรี่มาก นอกจากนี้ยังเป็นเชื้อเพลิงที่มีแนวโน้มสำหรับ อุตสาหกรรมหนักเช่นการผลิตเหล็ก ที่ไม่สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้ง่ายและอาจมีประโยชน์ในการกักเก็บพลังงานในระยะยาว

ข้อมูลรับรองสีเขียวของไฮโดรเจนนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเป็นอย่างมาก การใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนสามารถยั่งยืนได้หากใช้พลังงานหมุนเวียน แต่กระบวนการนี้มีราคาแพงมากในปัจจุบัน และไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในปัจจุบันกลับถูกสร้างขึ้นโดยการทำปฏิกิริยามีเทนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยไอน้ำ ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมากเป็นผลพลอยได้

กระบวนการใหม่ที่มีแนวโน้มดีซึ่งพัฒนาโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์จะสร้างไฮโดรเจนจากขยะพลาสติกโดยไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง แน่นอนว่าก็ต้องใช้พลังงานหมุนเวียนเช่นกัน แต่นอกเหนือจากการให้ไฮโดรเจนแล้ว กระบวนการนี้ยังผลิตกราฟีนเกรดเชิงพาณิชย์เป็นผลพลอยได้ ซึ่งสามารถขายเพื่อชำระค่าการผลิตไฮโดรเจนได้

“เราเปลี่ยนขยะพลาสติก รวมถึงขยะพลาสติกผสมที่ไม่จำเป็นต้องคัดแยกตามประเภทหรือล้าง ให้เป็นก๊าซไฮโดรเจนที่ให้ผลผลิตสูงและกราฟีนมูลค่าสูง” Kevin Wyss ผู้นำการวิจัยขณะกำลังศึกษาปริญญาเอกที่ Rice กล่าวในการแถลงข่าว. “หากกราฟีนที่ผลิตออกมาขายได้เพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของมูลค่าตลาดปัจจุบัน หรือส่วนลด 95 เปอร์เซ็นต์ ไฮโดรเจนที่สะอาดก็สามารถผลิตได้ฟรี”

กระบวนการใหม่นี้อาศัยเทคนิคที่เรียกว่าการให้ความร้อนแบบแฟลชจูล ซึ่งพัฒนาขึ้นในห้องทดลองของศาสตราจารย์ James Tour ของ Rice มันเกี่ยวข้องกับการบดพลาสติกเป็นชิ้นขนาดลูกปา ผสมกับวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ใส่ลงในท่อ จากนั้นส่งแรงดันไฟฟ้าที่สูงมากผ่านพลาสติกนั้น ซึ่งจะทำให้ส่วนผสมร้อนขึ้นถึงประมาณ 5,000 องศาฟาเรนไฮต์ในเวลาเพียง 4 วินาที ทำให้อะตอมของคาร์บอนในพลาสติกหลอมรวมเข้าด้วยกันเป็นกราฟีน และปล่อยก๊าซระเหยที่ผสมออกมา

ในตอนแรก ห้องปฏิบัติการมุ่งเน้นไปที่การใช้เทคนิคในการเปลี่ยนขยะพลาสติกให้เป็นกราฟีน และ Tour ได้ก่อตั้งบริษัทสตาร์ทอัพชื่อ Universal Matter เพื่อทำกระบวนการเชิงพาณิชย์ แต่หลังจากวิเคราะห์องค์ประกอบของผลพลอยได้จากไอ ทีมงานพบว่าก๊าซไฮโดรเจนมีความบริสุทธิ์สูงถึง 94 เปอร์เซ็นต์ ผลลัพธ์ถูกเผยแพร่เมื่อไม่นานนี้ กระดาษเข้า วัสดุขั้นสูง.

ด้วยการกักเก็บคาร์บอนของพลาสติกไว้ในกราฟีน วิธีนี้จึงผลิตไฮโดรเจนโดยไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา และเศรษฐศาสตร์มีความน่าสนใจมากเมื่อเทียบกับวิธีอื่นๆ ในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว เนื่องจากวัตถุดิบตั้งต้นนั้นเป็นผลิตภัณฑ์เสีย และการขายกราฟีนในราคาแม้แต่เศษเสี้ยวของราคาตลาดในปัจจุบัน หมายความว่าไฮโดรเจนนั้นถูกผลิตขึ้นโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย

การทำให้กระบวนการทำงานในระดับอุตสาหกรรมเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ Upul Wijayantha จาก Cranfield University ในสหราชอาณาจักร บอก นักวิทยาศาสตร์นิว. “เราไม่รู้ว่านอกเหนือจากระดับห้องปฏิบัติการแล้ว พวกเขาจะเผชิญกับความท้าทายประเภทใดเมื่อต้องจัดการกับพลาสติก ก๊าซผสม และผลพลอยได้ เช่น กราฟีน ในปริมาณมหาศาล” เขากล่าว

อย่างไรก็ตาม Tour มองในแง่ดีว่าแนวทางดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ค่อนข้างรวดเร็ว “คุณสามารถมีการติดตั้งใช้งานขนาดเล็กเพื่อผลิตไฮโดรเจนได้อย่างแน่นอนภายในห้าปี” เขากล่าว นักวิทยาศาสตร์นิว. “คุณสามารถปรับใช้ขนาดใหญ่ได้ภายใน 10”

หากเขาพูดถูก เทคนิคใหม่นี้สามารถฆ่านกสองตัวด้วยหินนัดเดียว ซึ่งช่วยจัดการขยะพลาสติกและผลิตเชื้อเพลิงสีเขียวในคราวเดียว

เครดิตภาพ: กราฟีนแบบแฟลชเรียงเป็นชั้นๆ เกิดขึ้นจากขยะพลาสติก (Kevin Wyss/ทัวร์แล็บ)