Επιστήμονες μετατρέπουν πλαστικά απόβλητα σε καθαρό καύσιμο υδρογόνου χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως (ScienceDaily)

Οι επιστήμονες αναπτύσσουν έναν νέο τρόπο για να αντιμετωπίσουν ταυτόχρονα δύο μεγάλα παγκόσμια προβλήματα: την πλαστική ρύπανση και τη ζήτηση για καθαρή ενέργεια.

Χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως, βρίσκουν τρόπους να μετατρέψουν απορριπτόμενα πλαστικά σε χρήσιμα καύσιμα

Αν και βρίσκεται ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης, η προσέγγιση θα μπορούσε να μετατρέψει τα απορρίμματα σε πολύτιμο πόρο για ένα μέλλον χαμηλών εκπομπών άνθρακα.

Μια πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής την υποψήφια διδάκτορα του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας Xiao Lu εξετάζει πώς ηλιακά συστήματα μπορούν να μετατρέψουν πλαστικά απόβλητα σε υδρογόνο, syngas (σ.σ: συνθετικό αέριο) και άλλες βιομηχανικές χημικές ουσίες.

Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει στη δημιουργία μιας πιο βιώσιμης, κυκλικής οικονομίας δίνοντας νέα αξία σε υλικά που συνήθως απορρίπτονται.

 

Τα πλαστικά απόβλητα ως κρυφή ενεργειακή πηγή

Περισσότεροι από 460 εκατομμύρια τόνοι πλαστικού παράγονται παγκοσμίως κάθε χρόνο και μεγάλες ποσότητες καταλήγουν να ρυπαίνουν τη γη και τους ωκεανούς.

Ταυτόχρονα, η ανάγκη απομάκρυνσης από τα ορυκτά καύσιμα έχει εντείνει την αναζήτηση καθαρότερων ενεργειακών εναλλακτικών.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Chem Catalysis, δείχνει ότι τα πλαστικά, τα οποία είναι πλούσια σε άνθρακα και υδρογόνο, μπορούν να αντιμετωπιστούν ως πόρος και όχι απλώς ως απόβλητο.

«Το πλαστικό συχνά θεωρείται ένα μεγάλο περιβαλλοντικό πρόβλημα, αλλά αποτελεί επίσης μια σημαντική ευκαιρία», δήλωσε η κα Lu.

«Αν μπορούμε να μετατρέψουμε αποτελεσματικά τα πλαστικά απόβλητα σε καθαρά καύσιμα χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως, μπορούμε να αντιμετωπίσουμε ταυτόχρονα τη ρύπανση και τις ενεργειακές προκλήσεις» συμπλήρωσε.

Πώς το ηλιακό φως μετατρέπει το πλαστικό σε καύσιμο

Η μέθοδος, που ονομάζεται ηλιακά καθοδηγούμενη φωτοαναμόρφωση (solar-driven photoreforming), βασίζεται σε φωτοευαίσθητα υλικά γνωστά ως φωτοκαταλύτες.

Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να διασπούν τα πλαστικά σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Μέσω αυτής της διαδικασίας, τα πλαστικά μπορούν να μετατραπούν σε υδρογόνο, το οποίο είναι ένα καθαρό καύσιμο που δεν παράγει εκπομπές κατά τη χρήση του, μαζί με άλλες πολύτιμες βιομηχανικές χημικές ουσίες.

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διάσπαση νερού για παραγωγή υδρογόνου, αυτή η προσέγγιση μπορεί να είναι πιο ενεργειακά αποδοτική.

Τα πλαστικά οξειδώνονται ευκολότερα, γεγονός που κάνει τις αντιδράσεις να απαιτούν λιγότερη ενέργεια και αυξάνει τη δυνατότητα μεγάλης κλίμακας εφαρμογής.

Ενθαρρυντικά αποτελέσματα από πρώιμες μελέτες

Σύμφωνα με τον επικεφαλής συγγραφέα καθηγητή Xiaoguang Duan από τη Σχολή Χημικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας, πρόσφατα πειράματα έχουν δώσει ισχυρά αποτελέσματα.

Οι ερευνητές έχουν καταγράψει υψηλά επίπεδα παραγωγής υδρογόνου, καθώς και τη δημιουργία οξικού οξέος και ακόμη και υδρογονανθράκων τύπου ντίζελ.

Ορισμένα συστήματα έχουν λειτουργήσει συνεχώς για πάνω από 100 ώρες, δείχνοντας βελτιωμένη σταθερότητα και απόδοση.

Προκλήσεις για την κλιμάκωση της τεχνολογίας – Πολύπλοκα τα πλαστικά απόβλητα

Παρά την πρόοδο, πρέπει να αντιμετωπιστούν αρκετά εμπόδια πριν η τεχνολογία μπορέσει να υιοθετηθεί ευρέως.

«Ένα σημαντικό εμπόδιο είναι η πολυπλοκότητα των πλαστικών αποβλήτων», δήλωσε ο καθηγητής Duan.

«Διαφορετικοί τύποι πλαστικών συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά τη μετατροπή και πρόσθετα όπως χρωστικές και σταθεροποιητές μπορούν να παρεμβαίνουν στη διαδικασία.

Επομένως, η αποτελεσματική διαλογή και προεπεξεργασία είναι απαραίτητες για τη μέγιστη απόδοση και την ποιότητα των προϊόντων» συμπλήρωσε ο ίδιος.

Ένα άλλο βασικό ζήτημα αφορά τους ίδιους τους φωτοκαταλύτες. Αυτά τα υλικά πρέπει να είναι ιδιαίτερα εκλεκτικά και ανθεκτικά, ικανά να λειτουργούν υπό απαιτητικές χημικές συνθήκες χωρίς να χάνουν την αποτελεσματικότητά τους.

Οι τρέχουσες εκδοχές μπορούν να υποβαθμίζονται με τον χρόνο, γεγονός που περιορίζει τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία τους.

«Υπάρχει ακόμη χάσμα μεταξύ εργαστηριακής επιτυχίας και πραγματικής εφαρμογής», δήλωσε ο καθηγητής Duan.

«Χρειαζόμαστε πιο ανθεκτικούς καταλύτες και καλύτερα σχεδιασμένα συστήματα για να διασφαλίσουμε ότι η τεχνολογία είναι τόσο αποδοτική όσο και οικονομικά βιώσιμη σε μεγάλη κλίμακα» κατέληξε ο ίδιος.

Μηχανικές προκλήσεις και αποδοτικότητα

Η διαχωριστική διαδικασία των τελικών προϊόντων αποτελεί επίσης πρόκληση. Οι αντιδράσεις συχνά παράγουν μίγμα αερίων και υγρών, το οποίο πρέπει να διαχωριστεί μέσω ενεργοβόρων διαδικασιών. Αυτό μπορεί να μειώσει τα συνολικά περιβαλλοντικά οφέλη.

Για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων, οι ερευνητές δίνουν έμφαση στην ανάγκη για μια πιο ολοκληρωμένη στρατηγική. Αυτό περιλαμβάνει βελτιώσεις στον σχεδιασμό καταλυτών, στη μηχανική αντιδραστήρων και στη συνολική βελτιστοποίηση του συστήματος.

Νέες ιδέες που εξετάζονται περιλαμβάνουν αντιδραστήρες συνεχούς ροής, συστήματα που συνδυάζουν ηλιακή με θερμική ή ηλεκτρική ενέργεια και προηγμένα εργαλεία παρακολούθησης για βελτίωση της αποδοτικότητας.

Ένας οδικός χάρτης προς την πραγματική εφαρμογή

Κοιτάζοντας προς το μέλλον, η ομάδα έχει καθορίσει βήματα για την κλιμάκωση της τεχνολογίας.

Οι στόχοι της περιλαμβάνουν την ενίσχυση της ενεργειακής απόδοσης και τη δυνατότητα συνεχούς βιομηχανικής λειτουργίας τις επόμενες δεκαετίες.

«Αυτός είναι ένας συναρπαστικός και ταχέως εξελισσόμενος τομέας», δήλωσε η κα Lu και κατέληξε πως «Με συνεχή καινοτομία, πιστεύουμε ότι οι ηλιακές τεχνολογίες μετατροπής πλαστικών σε καύσιμα μπορούν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στη δημιουργία ενός βιώσιμου, χαμηλών εκπομπών άνθρακα μέλλοντος».

(Περισσότερες πληροφορίες εδώ)

www.worldenergynews.gr