Naukowcy z Rice University w Stanach Zjednoczonych opracowali metodę produkcji wodoru z odpadów z tworzyw sztucznych, która jest nie tylko “czysta”, ale może być również zyskowna.

Kluczem do opłacalności ekonomicznej jest produkt uboczny procesu, grafen o wysokiej czystości. Naukowcy na łamach magazynu Advanced Materials twierdzą, że gdyby produkt uboczny grafenu był sprzedawany za zaledwie 5% jego obecnej wartości, produkcja wodoru wiązałaby się z finansową opłacalnością.

Nowa metoda nie wymaga sortowania odpadów plastikowych ani ich mycia. Naukowcy poddali próbki odpadów plastikowych działaniu szybkiego ogrzewania Joule’a przez około cztery sekundy, podnosząc ich temperaturę do 3100 stopni Kelvina. Ogrzewanie “Flash Joule” to innowacyjne podejście, które umożliwia szybkie nagrzewanie materiałów do wyjątkowo wysokich temperatur w ciągu milisekund. Działa poprzez przepuszczanie prądu przez materiał oporowy, który szybko przekształca energię elektryczną w ciepło. W procesie tym wodór obecny w tworzywach sztucznych odparowuje, pozostawiając grafen.

– Kiedy po raz pierwszy odkryliśmy błyskawiczne ogrzewanie Joule’a i zastosowaliśmy je do recyklingu odpadów plastikowych w grafen, zaobserwowaliśmy wytwarzanie wielu lotnych gazów wyrzucanych z reaktora – powiedział Kevin Wyss, absolwent studiów doktoranckich w Rice i główny autor badania. – Zastanawialiśmy się, czym one są, podejrzewając mieszankę małych węglowodorów i wodoru, ale brakowało nam oprzyrządowania do zbadania ich dokładnego składu.

Po zakupie niezbędnego sprzętu dzięki funduszom Korpusu Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych zespół wykazał, że z polietylenu, który składa się w 86% z węgla i 14% z wodoru, można odzyskać do 68% wodoru atomowego.

Proces jest skalowalny i nie wytwarza dwutlenku węgla podczas rozkładu poliolefin. Wytwarza wodór o czystości do 94% przy wysokich wydajnościach masowych. Ocena cyklu życia wykazała redukcję emisji od 39% do 84% w porównaniu z innymi metodami produkcji wodoru, co sugeruje, że proces może być nie tylko ekonomicznie opłacalną, ale i czystą metodą produkcji.

Naukowcy podzielili się swoimi odkryciami w artykule „Synteza czystego wodoru z odpadów plastikowych przy zerowych kosztach netto”, opublikowanym niedawno w czasopiśmie Advanced Materials.