Inovatívna metóda recykluje plastový odpad a popri tom zadarmo vyrába vodík

Výskumníci z Riceovej univerzity použili nízkoemisnú metódu bez katalyzátorov na získavanie vodíka a grafénu z odpadových plastov. Tvrdia, že to nielenže rieši environmentálne problémy, ale hodnota grafénu, ako vedľajšieho produktu, by mohla kompenzovať náklady na výrobu vodíka. „Ak sa vyrobený grafén predá len za 5 % súčasnej trhovej hodnoty, teda s 95 % zľavou, čistý vodík by sa mohol vyrábať zadarmo,“ povedal Kevin Wyss, hlavný autor štúdie uverejnenej v časopise Advanced Materials. Vodík sa používa na pohon vozidiel, výrobu elektriny a vykurovanie našich domovov a podnikov.

Obsahuje viac energie na jednotku hmotnosti ako fosílne palivá, čo je dôležité z environmentálneho hľadiska, keďže hlavnou príčinou globálnych emisií skleníkových plynov je uvoľňovanie oxidu uhličitého zo spaľovania fosílnych palív. Viac ako 95 % vodíka sa v súčasnosti syntetizuje parným reformingom metánu zo zdroja, ako je zemný plyn, pri ktorom sa na každú tonu vodíka vyprodukuje 11 ton oxidu uhličitého. Pri tomto procese sa používa vysokoteplotná para (700 °C až 1000 °C). Metán reaguje s parou v prítomnosti katalyzátora za vzniku vodíka, oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého.

Vyrába sa tak tzv. sivý vodík, pretože ide o metódu, pri ktorej vzniká veľa oxidu uhličitého. Naproti tomu „zelený vodík“, vyrábaný pomocou obnoviteľných zdrojov energie, ako je slnečná, veterná alebo vodná energia, na štiepenie vody na jej zložky, je drahý a stojí približne 5 USD za kilogram. Dopyt po vodíku v nasledujúcich desaťročiach pravdepodobne prudko vzrastie, takže ak chceme naozaj dosiahnuť čisté nulové emisie do roku 2050, nemôžeme ho naďalej vyrábať rovnakým spôsobom ako doteraz. 

V aktuálnej štúdii výskumníci vystavili plastový odpad rýchlemu bleskovému Joulovmu ohrevu približne na štyri sekundy. Zvýšenie teploty na 3100 kelvinov odparí vodík prítomný v plaste a zanechá po sebe grafén, ľahký a odolný materiál pozostávajúci z jednej vrstvy atómov uhlíka. Grafén sa využíva napríklad v elektronike, pri skladovaní energie, v senzoroch, náteroch, kompozitoch a biomedicínskych zariadeniach. „Keď sme prvýkrát objavili bleskový Joulov ohrev a použili ho na upcykláciu plastového odpadu na grafén, pozorovali sme, že vzniká veľa prchavých plynov, ktoré vystreľujú z reaktora,“ povedal Wyss. „Zaujímalo nás, čo sú zač, predpokladali sme, že ide o zmes malých uhľovodíkov a vodíka, ale chýbali nám prístroje na skúmanie ich presného zloženia.“

Po získaní zariadenia potrebného na analýzu vypareného obsahu výskumníci zistili, že ich podozrenie bolo správne: proces produkoval plynný vodík. „Vieme, že napríklad polyetylén sa skladá z 86 % uhlíka a 14 % vodíka, a dokázali sme, že sme schopní získať až 68 % tohto atómového vodíka vo forme plynu s 94 % čistotou,“ povedal Wyss.

Výskumníci tvrdia, že na základe hodnotenia životného cyklu ich metóda produkuje menej emisií ako iné metódy výroby vodíka. Hodnotenie životného cyklu je technika používaná na analýzu celkových vplyvov na životné prostredie a požiadaviek na zdroje spojených s výrobnými metódami. Výskumníci hovoria, že výhoda ich procesu bleskového Joulovho ohrevu je v tom, že odpadový plast sa nemusí umývať ani separovať a môže sa využiť na výrobu čistého vodíka z odpadových materiálov s negatívnymi nákladmi.  

Zdroj: newatlas.com.