يمكن أن يكون الهيدروجين الوقود الأخضر للمستقبل، ولكنها في الوقت الحاضر مصنوعة بشكل أساسي من الوقود الأحفوري في عملية تولد الكثير من ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، هناك تقنية جديدة تولد غاز الهيدروجين من النفايات البلاستيكية دون انبعاثات كربونية مباشرة، مع إنتاج الجرافين القيم كمنتج ثانوي.
تعد البطاريات حاليًا النهج الرائد لإزالة الكربون من وسائل النقل، ولكن استخدام الهيدروجين كوقود لا يزال يتمتع بمزايا كبيرة. فهو يتمتع بكثافة طاقة أعلى بكثير، مما قد يمنح المركبات التي تعمل بالهيدروجين نطاقًا أكبر، كما أن إعادة التزود بالوقود بالهيدروجين أسرع بكثير من إعادة شحن البطارية. كما أنه وقود واعد ل الصناعات الثقيلة مثل صناعة الصلب والتي لا يمكن كهربتها بسهولة ويمكن أن تكون مفيدة لتخزين الطاقة على المدى الطويل.
تعتمد مؤهلات الهيدروجين الخضراء بشكل كبير على كيفية إنتاجه. يمكن أن يكون استخدام الكهرباء لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين مستدامًا إذا تم تشغيله بالطاقة المتجددة. لكن هذه العملية مكلفة للغاية في الوقت الحالي، ويتم تصنيع معظم الهيدروجين اليوم عن طريق تفاعل الميثان الناتج عن الوقود الأحفوري مع البخار، مما يؤدي إلى إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.
تعمل عملية جديدة واعدة طورها باحثون في جامعة رايس على توليد الهيدروجين من النفايات البلاستيكية دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون مباشرة. وبطبيعة الحال، سوف تحتاج أيضاً إلى أن يتم تشغيلها بالطاقة المتجددة. ولكن بالإضافة إلى إنتاج الهيدروجين، تنتج هذه العملية أيضًا الجرافين التجاري كمنتج ثانوي، والذي يمكن بيعه لدفع ثمن إنتاج الهيدروجين.
"لقد قمنا بتحويل نفايات البلاستيك - بما في ذلك النفايات البلاستيكية المختلطة التي لا تحتاج إلى فرزها حسب النوع أو غسلها - إلى غاز هيدروجين عالي الإنتاجية وجرافين عالي القيمة"، كما قال كيفن ويس، الذي قاد البحث أثناء تحضيره لدرجة الدكتوراه في جامعة رايس، وقال في بيان صحفي. "إذا تم بيع الجرافين المنتج بنسبة 5% فقط من القيمة السوقية الحالية - أي خصم بنسبة 95% - فيمكن إنتاج الهيدروجين النظيف مجانًا".
وتعتمد العملية الجديدة على تقنية تعرف باسم التسخين الوميضي، والتي تم تطويرها في مختبر البروفيسور جيمس تور في جامعة رايس. وهي تنطوي على طحن البلاستيك إلى قطع صغيرة الحجم، وخلطها بمادة موصلة، ووضعها في أنبوب، ثم تمرير جهد كهربائي عالي جدًا عبرها. يؤدي هذا إلى تسخين الخليط إلى حوالي 5,000 درجة فهرنهايت في 4 ثوانٍ فقط، مما يتسبب في اندماج ذرات الكربون الموجودة في البلاستيك معًا لتكوين الجرافين وإطلاق مزيج من الغازات المتطايرة.
ركز المختبر في البداية على استخدام هذه التقنية لتحويل نفايات البلاستيك إلى جرافين، وأسس تور شركة ناشئة تسمى Universal Matter لتسويق هذه العملية. ولكن بعد تحليل تركيبة المنتجات الثانوية للبخار، أدرك الفريق أنها تحتوي على كمية كبيرة من غاز الهيدروجين بدرجة نقاء تصل إلى 94%. ونشرت النتائج في الآونة الأخيرة الورق في المواد المتقدمة.
ومن خلال احتجاز كل الكربون الموجود في البلاستيك في الجرافين، ينتج هذا النهج الهيدروجين دون إطلاق أي ثاني أكسيد الكربون. والاقتصاديات جذابة للغاية مقارنة بالطرق الأخرى لإنتاج الهيدروجين الأخضر، فالمادة الخام هي منتج نفايات، وبيع الجرافين حتى ولو بجزء بسيط من سعر السوق الحالي يعني بشكل أساسي أنه يتم إنتاج الهيدروجين مجانًا.
إن تفعيل العملية على نطاق صناعي سيكون أمرًا صعبًا لا محالة، كما يقول أوبول ويجايانثا من جامعة كرانفيلد في المملكة المتحدة. قال عالم جديد. ويقول: "لا نعرف، خارج نطاق المختبر، نوع التحديات التي سيواجهونها عندما يتعاملون مع نطاق واسع من المواد البلاستيكية، ومخاليط الغاز، والمنتجات الثانوية، مثل الجرافين".
ومع ذلك، فإن تور متفائل بإمكانية تسويق هذا النهج تجاريا بسرعة نسبيا. وقال: "من الممكن أن يكون لديك انتشار على نطاق أصغر لتوليد الهيدروجين في غضون خمس سنوات بالتأكيد". عالم جديد. "يمكن أن يكون لديك انتشار واسع النطاق في غضون 10."
إذا كان على حق، فإن التقنية الجديدة يمكن أن تقتل عصفورين بحجر واحد، مما يساعد في معالجة النفايات البلاستيكية وإنتاج الوقود الأخضر في وقت واحد.
الصورة الائتمان: أكوام من طبقات الجرافين الفلاش المتكونة من النفايات البلاستيكية. (كيفن ويس / مختبر الجولات السياحية)
- 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://singularityhub.com/2023/10/08/how-flash-heating-plastic-waste-could-produce-green-hydrogen-and-graphene/
