Зеленый водород из пластиковых отходов и отработанных батарей
Команда исследователей из Кембриджского университета разработала реактор на солнечной энергии, способный превращать трудноперерабатываемый пластик и отработанную кислоту автомобильного аккумулятора в зеленый водород и химические вещества, имеющие высокую промышленную ценность.
Ежегодно производится 400 миллионов тонн пластиковых отходов. И только 18% фактически перерабатывается. Остальное попадает в мусоросжигательные заводы, на свалки или рассеивается в окружающей среде. Чтобы превратить проблему в решение, группа ученых из Кембриджского университета нашла способ превращать их в зеленый водород и ценные химические вещества. Как? Использование кислотного фоториформинга на солнечной энергии.
В основе системы находится реактор на солнечной энергии, который расщепляет пластиковые отходы, такие как ПЭТ-бутылки, нейлоновые ткани и пенополиуретаны, с использованием кислоты, извлеченной из старых автомобильных аккумуляторов, с получением взамен зеленого водорода и уксусной кислоты.
Синергия между отходами: пластиком и использованными батарейками
Исследователи-химики почти случайно обнаружили систему, которая позволяет взаимодействовать двум типам, казалось бы, несовместимых отходов: сложным пластикам и серной кислоте, полученной из разряженных автомобильных аккумуляторов. Подробно, метод включает обработку пластиковых отходов аккумуляторной кислотой, которая расщепляет длинные полимерные цепи на химические строительные блоки, такие как этиленгликоль; он, в свою очередь, преобразуется фотокатализатором в водород и уксусную кислоту под воздействием солнечного света. Все это гарантирует высокие выходы и высокую селективность.
В этом смысле реактор может представлять собой более дешевую и более устойчивую альтернативу нынешним методам переработки, создавая замкнутую систему, в которой один поток отходов решает другую проблему.
Зеленый водород: преодоление коррозионного барьера
Главным препятствием в этом типе процесса всегда была высококоррозионная природа кислой среды, способная разрушить практически любой тип катализатора под действием солнечного света. «Мы думали, что о кислоте совершенно не может быть и речи в этих солнечных энергетических системах, потому что она просто растворит все. Но катализатор, который мы разработали, этого не сделал, и внезапно открылся совершенно новый мир реакций.я», — прокомментировал один из авторов из Кембриджского университета.
Поворотный момент наступил благодаря разработке чрезвычайно прочного фотокатализатора, способного выдерживать экстремальные условия реактора и позволяющего системе работать более 260 часов непрерывно без потери производительности.
Переработка: зеленый водород и уксусная кислота
В отличие от традиционных методов переработки, которые часто ухудшают качество материала, этот подход обеспечивает настоящую переработку. В ходе лабораторных испытаний реактор продемонстрировал способность перерабатывать отходы в:
- Зеленый водород, который можно использовать в качестве чистого топлива
- Уксусная кислота – химическое вещество, имеющее большое значение для промышленности, производимое с высокой селективностью.
«Если мы сможем собрать кислоту до того, как она будет нейтрализована, мы сможем использовать ее повторно для разрушения пластика.«, заявил один из исследователей университета, подчеркнув, что это решение позволяет избежать экологических затрат на нейтрализацию и в то же время генерирует чистую энергию.
Масштаб открытия, опубликованного в журнале «Джоуль», очень значителен, поскольку оно создает систему, в которой Кембридж предлагает модель экономики замкнутого цикла, которая могла бы снизить зависимость от первичных химических веществ и предложить дешевую и устойчивую альтернативу энергоемким термохимическим процессам.