جولای 16, 2024
تبدیل زباله های پلاستیکی به هیدروژن آزاد

محققان از روشی با آلودگی کم برای برداشت هیدروژن و گرافن از پلاستیک های زباله استفاده کرده اند. دانشمندان می گویند؛ این روش نه تنها مشکلات زیست محیطی مانند آلودگی پلاستیک و تولید گازهای گلخانه ای را حل می کند، بلکه ارزش محصول فرعی گرافن می تواند هزینه های تولید هیدروژن را جبران کند.

به گزارش سیناپرس، هیدروژن برای نیرو دادن به وسایل نقلیه، تولید برق و گرم کردن خانه ها و مشاغل استفاده می شود. هیدروژن حاوی انرژی بیشتری در واحد وزن نسبت به سوخت‌های فسیلی است که از نظر زیست‌ محیطی مهم است، زیرا عامل اصلی انتشار گازهای گلخانه ‌ای در جهان، انتشار دی اکسید کربن از سوختن سوخت‌های فسیلی به دست می آید.

به گفته محققان، بیش از ۹۵ درصد هیدروژن از طریق رفرمینگ بخار متان سنتز می شود که به ازای هر تن هیدروژن ۱۱ تن دی اکسید کربن تولید می کند که اکثریت قریب به اتفاق آن هیدروژن خاکستری است. در مقایسه، هیدروژن سبز تولید شده با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی یا آبی، گران است و حدود ۵ دلار آمریکا برای حدود یک کیلوگرم هزینه دارد.

محققان دانشگاه رایس اکنون ابزاری برای برداشت هیدروژن و گرافن با ارزش از پلاستیک زباله با استفاده از روشی کم انتشار و بدون کاتالیزور ساخته اند که پتانسیل پرداخت هزینه را دارد.

کوین ویس (Kevin Wyss) پژوهشگر اصلی این مطالعه گفت: در این کار، ما پلاستیک‌های زباله از جمله پلاستیک‌های زباله مخلوط که نیازی به دسته ‌بندی یا شست ‌و شوی ندارند را به گاز هیدروژن با بازده بالا و گرافن با ارزش تبدیل کردیم. اگر گرافن تولید شده تنها با ۵ درصد از ارزش فعلی بازار فروخته شود، هیدروژن تمیز می تواند به صورت رایگان تولید شود.

جیمز تور (James Tour) یکی دیگر از محققان مربوطه این مطالعه گفت: شکل اصلی هیدروژن که امروزه استفاده می شود، هیدروژن خاکستری است که از طریق اصلاح بخار متان تولید می شود و این روش دی اکسید کربن زیادی تولید می کند. تقاضا برای هیدروژن احتمالا در چند دهه آینده به شدت افزایش خواهد یافت، بنابراین اگر در مورد رسیدن به انتشار کربن صفر خالص تا سال ۲۰۵۰ جدی هستیم، نمی ‌توانیم به همان روشی که تا کنون داشته ‌ایم ادامه دهیم.

تور می افزاید: زباله‌های پلاستیکی برای سال‌ها در محیط زیست هستند و حیات وحش را تهدید کرده و سموم را به حیوانات و انسان‌ها منتقل می‌ کنند. در مطالعه حاضر، محققان زباله های پلاستیکی را به مدت حدود چهار ثانیه در معرض حرارت سریع ژول قرار دادند. افزایش دما تا ۲۸۲۶ سانتیگراد، هیدروژن موجود در پلاستیک را تبخیر کرده و گرافن را که ماده‌ای سبک و بادوام است که از یک لایه اتم کربن تشکیل شده است، باقی می ‌گذارد. گرافن در الکترونیک، ذخیره ‌سازی انرژی، حسگرها، پوشش‌ها، کامپوزیت‌ها و دستگاه‌های زیست ‌پزشکی مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

ویس گفت: زمانی که ما برای اولین بار گرمایش ژول فلاش را کشف و آن را برای چرخه ضایعات پلاستیکی به گرافن به کار بردیم، مشاهده کردیم که گازهای فرار زیادی تولید و از راکتور خارج می شوند. ما متعجب بودیم که آنها چه هستند، به ترکیبی از هیدروکربن های کوچک و هیدروژن مشکوک بودیم، اما فاقد ابزار دقیق برای مطالعه ترکیب دقیق آنها بودیم. محققان پس از به دست آوردن تجهیزات مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل، دریافتند که این فرآیند گاز هیدروژن تولید می کند.

محققان می گویند: بر اساس ارزیابی چرخه زندگی، روش آنها نسبت به سایر روش های تولید هیدروژن انتشار کربن کمتری دارد. ارزیابی چرخه عمر تکنیکی است که برای تجزیه و تحلیل اثرات زیست محیطی جامع و نیازهای منابع مرتبط با روش های تولید استفاده می شود.

به گزارش سیناپرس، ویس در پایان گفت: امیدوارم که این کار امکان تولید هیدروژن تمیز از پلاستیک های زباله را فراهم کرده و احتمالاً مشکلات زیست محیطی بزرگی مانند آلودگی پلاستیک و تولید گازهای گلخانه ای فشرده هیدروژن با اصلاح بخار متان را حل کند.

شرح کامل این مطالعه و نتایج حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Advanced Materials منتشر شده است.

مترجم: ندا جوادهراتی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *