إن استراتيجية الانبعاثات المنخفضة التي يمكن أن تغطي تكاليفها تساعد العلماء على إنتاج غاز الهيدروجين عالي الإنتاجية والجرافين عالي القيمة.
لقد دفع تغير المناخ العلماء إلى البحث عن الطاقة المتجددة حيث يمكن العثور عليها. في حين أن تصنيع المنتجات من النفايات في طريقه لأن يصبح ممارسة سائدة، فإن إنتاج الهيدروجين من النفايات هو أول ما سمعنا عنه.
في الآونة الأخيرة، نجح فريق من العلماء من جامعة رايس في حصاد الهيدروجين - أ بديل مستدام إلى الوقود الأحفوري من النفايات البلاستيكية.
عادةً ما تكون الطرق المستخدمة لإنتاج الهيدروجين غير مستدامة، في حين أن الطاقة نفسها قد تكون كذلك. ومن المعروف أن مثل هذه الأساليب تولد انبعاثات الكربون كما أن إنتاجها مكلف أيضًا.
استراتيجية الانبعاثات المنخفضة
ومع ذلك، فإن هذه التقنية الجديدة هي استراتيجية منخفضة الانبعاثات يمكنها أن تغطي تكاليفها أكثر من نفسها، وفقًا لما ذكره أ بيان من قبل الباحثين.
وقال كيفن ويس، خريج الدكتوراه بجامعة رايس والمؤلف الرئيسي للدراسة، إن الفريق قام بتحويل نفايات البلاستيك - بما في ذلك نفايات البلاستيك المختلطة التي لا يلزم فرزها حسب النوع أو غسلها - إلى غاز هيدروجين عالي الإنتاجية وغاز عالي القيمة. الجرافين.
"إذا تم بيع الجرافين المنتج بخمسة بالمائة فقط من القيمة السوقية الحالية ⎯، خصم بنسبة 95 بالمائة! ⎯ يمكن إنتاج الهيدروجين النظيف مجانًا.
ويبلغ سعر الهيدروجين الأخضر، المشتق من مصادر الطاقة المتجددة، والذي يخضع لعملية تقسيم الماء إلى مكونين، حوالي 5 دولارات مقابل ما يزيد قليلاً عن جنيهين.
وبالمقارنة، فإن غالبية 100 مليون طن من الهيدروجين المستهلك عالميًا في عام 2022 تم إنتاجها من الوقود الأحفوري الأرخص. ومع ذلك، كان الإنتاج يحتوي على ما يقرب من 12 طنًا من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الهيدروجين.
الوصول إلى صافي الصفر من خلال إنتاج الطاقة المستدامة
وأشار جيمس تور، أستاذ الكيمياء في جامعة رايس TT وWF Chao وأستاذ علوم المواد وهندسة النانو:
"الشكل الرئيسي للهيدروجين المستخدم اليوم هو الهيدروجين "الرمادي"، الذي يتم إنتاجه من خلال إصلاح بخار الميثانوهي طريقة تولد الكثير من ثاني أكسيد الكربون. ومن المرجح أن يرتفع الطلب على الهيدروجين بشكل كبير خلال العقود القليلة المقبلة، لذلك لا يمكننا الاستمرار في إنتاجه بنفس الطريقة التي اتبعناها حتى الآن إذا كنا جادين في الوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.
تتضمن العملية العلمية لإنتاج الهيدروجين من مواد النفايات البلاستيكية تعريض عينات النفايات بسرعة فلاش جول للتدفئة لمدة أربع ثوان تقريبا. وبذلك وصلت درجة الحرارة إلى 3100 درجة كلفن.
ونتيجة لذلك، يؤدي هذا الإجراء إلى تبخير الهيدروجين الموجود في المواد البلاستيكية، مما يؤدي إلى تشكيل الجرافين - وهي مادة قوية وخفيفة الوزن بشكل ملحوظ تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون.
دراسة تركيبات الغازات
وأوضح ويس أنه عندما تم اكتشاف تقنية التسخين بالفلاش لأول مرة ثم تم استخدامها إعادة تدوير النفايات البلاستيكية في الجرافين، لاحظ العلماء إنتاج العديد من الغازات المتطايرة ويتم إطلاقها خارج المفاعل.
"لقد تساءلنا عن ماهيتها، حيث اشتبهنا في وجود مزيج من الهيدروكربونات الصغيرة والهيدروجين، لكننا افتقرنا إلى الأجهزة اللازمة لدراسة تركيبها الدقيق".
ولتحليل المحتوى المتبخر، حصل الفريق على المعدات اللازمة لتحديد إنتاج الهيدروجين.
واستعاد العلماء 68% من الهيدروجين الذري على الرغم من نقاوته البالغة 94%.
.
ووصف ويس: «نحن نعلم أن البولي إيثيلين، على سبيل المثال، يتكون من 86 بالمائة من الكربون و14 بالمائة من الهيدروجين. إن تطوير الأساليب والخبرات لتوصيف وقياس جميع الغازات، بما في ذلك الهيدروجين، التي تنتجها هذه الطريقة، كانت عملية صعبة ولكنها مجزية بالنسبة لي.
وسلط ويس الضوء على التقنيات الجديدة الأخرى المستخدمة في البحث وتطوير الهيدروجين منخفض الانبعاثات، بما في ذلك تقييم دورة الحياة و كروماتوغرافيا الغاز.
"آمل أن يسمح هذا العمل بإنتاج الهيدروجين النظيف من نفايات البلاستيك، وربما حل المشاكل البيئية الرئيسية مثل التلوث البلاستيكي وإنتاج غازات الدفيئة المكثفة للهيدروجين عن طريق إصلاح بخار الميثان."
ونشرت الدراسة في مجلة - المواد المتقدمة سبتمبر 11.
ملخص الدراسة:
يعتبر غاز الهيدروجين (H2) الوقود الأساسي القابل للتخزين لإنتاج الطاقة الخالية من التلوث، حيث يتم استخدام أكثر من 90 مليون طن على مستوى العالم سنويًا.
يتم تصنيع أكثر من 95% من غاز الهيدروجين من خلال عملية إصلاح غاز الميثان بالبخار المحفز بالمعادن والتي تنتج 2 طنًا من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الهيدروجين. "الهيدروجين الأخضر" الناتج عن التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الطاقة المتجددة لا ينتج عنه ثاني أكسيد الكربون، ولكنه يكلف 11-2 مرات أكثر، مما يجعله غير قابل للحياة اقتصاديًا في الوقت الحالي.
نورد هنا تحويلًا خاليًا من المواد الحفازة لنفايات البلاستيك إلى H2 النظيف إلى جانب الجرافين عالي النقاء. لا ينتج عن الإجراء القابل للتطوير ثاني أكسيد الكربون عند تفكيك البولي أوليفينات وينتج الهيدروجين بنقاوة تصل إلى 2% عند إنتاجية كبيرة.
يؤدي بيع منتج الجرافين الثانوي بنسبة 5% فقط من قيمته الحالية إلى إنتاج الهيدروجين بتكلفة سلبية. يُظهر تقييم دورة الحياة انخفاضًا بنسبة 2-39% في الانبعاثات مقارنة بطرق إنتاج الهيدروجين الأخرى، مما يشير إلى أن عملية فلاش الهيدروجين ستكون طريقًا نظيفًا ومجديًا اقتصاديًا لإنتاج الهيدروجين.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://genesisnanotech.wordpress.com/2023/09/16/green-hydrogen-successfully-produced-from-plastic-waste/
