تکنیکی به نام گرمایش با ژول فلاش در دانشگاه رایس که می‌تواند زباله‌های پلاستیکی، حتی طبقه‌بندی نشده و شسته نشده را به هیدروژن تمیز و گرافن ارزشمند تبدیل کند.

مطالعه‌ای که بر تبدیل پلاستیک‌های زباله به گرافن با ارزش متمرکز شده بود، راه جدیدی برای تولید هیدروژن را باز کرد که می‌تواند صنعت نوپا را متحول کند و در مقیاس بزرگ‌تر، مسیرهای کربن‌زدایی پیش‌بینی‌شده را به طور مثبت تغییر دهد.

این پیشرفت می تواند یک برد-برد برای محیط زیست باشد، بازیافت زباله های پلاستیکی - که در جهان تقریباً 6.3 میلیارد تن دارد - در حالی که گاز هیدروژن با بازده بالا را فراهم می کند که می تواند به عنوان سوخت پاک استفاده شود، همه اینها در حالی که گرافن را به عنوان محصول نهایی تولید می کند. کل فرآیند را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می کند.

این پیشرفت در مقاله جدیدی در Advanced Materials شرح داده شده است.

تا به حال، فرآیند نسبتاً پرهزینه ایجاد هیدروژن سبز (در مقایسه با سوخت‌های فسیلی قابل احتراق) مانع بزرگی برای رساندن صنعت به مقیاس تجاری بوده است.

در حالی که مقدار زیادی هیدروژن در حال حاضر تولید شده و در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، جز بخش کوچکی از این هیدروژن خاکستری یا هیدروژن تولید شده از سوخت های فسیلی از جمله زغال سنگ و گاز است و هیدروژن سبز از انرژی های پاک تولید می شود و تنها بخشی از بازار هیدروژن فعلی را نشان می دهد.

اما اگر هیدروژن سبز به عنوان محصول جانبی تولید گرافن تولید شود، سوخت پاک هزینه خود را می پردازد – و همچنان سود قابل توجهی را به همراه دارد.

کوین ویس، سرپرست تحقیقات پیشگامانه در رایس، در این باره گفت: ما پلاستیک‌های زباله را - از جمله پلاستیک‌های زباله مخلوط که نیازی به دسته‌بندی یا شست‌وشو ندارند- به گاز هیدروژن با بازده بالا و گرافن با ارزش تبدیل کردیم.

بیانیه مطبوعاتی اگر گرافن تولید شده تنها با 5 درصد از ارزش فعلی بازار فروخته شود - 95 درصد تخفیف - هیدروژن تمیز می تواند به صورت رایگان تولید شود. البته، برای اینکه هیدروژن تولید شده سبز شود، این فرآیند همچنان باید با انرژی های تجدیدپذیر تامین شود.

این فرآیند شامل تکنیکی به نام گرمایش ژول فلاش است که در رایس توسعه یافته است، Singularity Hub اخیرا گزارش داده است: این شامل آسیاب کردن پلاستیک به قطعاتی به اندازه کانفتی، مخلوط کردن آن با یک ماده رسانا، قرار دادن آن در یک لوله و سپس عبور دادن ولتاژ بسیار بالا از آن است.

این ماده تنها در 4 ثانیه مخلوط را تا حدود 5000 درجه فارنهایت گرم می کند و باعث می شود اتم های کربن موجود در پلاستیک به گرافن تبدیل شوند و مخلوطی از گازهای فرار آزاد شود. از این گازها، مقدار قابل توجهی هیدروژن بسیار خالص وجود داشت. علاوه بر این، از آنجایی که تمام کربن گازها به گرافن تبدیل می شود، این فرآیند هیچ دی اکسید کربنی آزاد نمی کند.

علیرغم شروع آهسته آن، صنعت هیدروژن سبز نویدبخش تلاش جهانی کربن زدایی است، زیرا می توان از آن در صنایعی مانند فولادسازی و کشتیرانی استفاده کرد که تمیز کردن آنها بسیار سخت است.

بر خلاف انرژی خورشیدی و باد، هیدروژن می تواند به عنوان منبع سوخت قابل احتراق استفاده شود، به این معنی که می تواند جایگزین سوخت های فسیلی در کوره های صنعتی شود و در هنگام سوزاندن چیزی جز بخار آب باقی نماند.

پیامدهای بالقوه جایگزینی در مقیاس وسیع در کاربردهای صنعتی با گرمای بالا به سختی قابل اغراق است.

بلومبرگ گرین سال گذشته در گزارشی نوشت: جایگزینی سوخت‌های فسیلی که اکنون در کوره‌هایی که دمای آنها به ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد (۲۷۳۲ درجه فارنهایت) می‌رسد با گاز هیدروژن استفاده می‌شود، می‌تواند ضربه بزرگی به ۲۰ درصد از انتشار دی‌اکسید کربن جهانی که اکنون از صنعت ناشی می‌شود، ایجاد کند.

با این حال، در حالی که به نظر می رسد تبدیل همه این صنایع سنگین به هیدروژن سبز در اسرع وقت یک پیروزی آشکار برای محیط زیست باشد، واقعیت به این سادگی نیست و تولید هیدروژن سبز به مقادیر زیادی انرژی پاک نیاز دارد که ممکن است در کاربردهای دیگر بهتر استفاده شود.

گزارش ۲۰۲۲ آژانس بین المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) نسبت به استفاده بی‌رویه از هیدروژن هشدار می‌دهد و به سیاست‌گذاران هشدار می‌دهد که استفاده بیش از حد از هیدروژن سبز ممکن است با الزامات دنیای کربن‌زدایی همخوانی نداشته باشد.

به این ترتیب منحرف کردن بیش از حد انرژی سبز به سمت تولید هیدروژن می تواند در واقع حرکت کربن زدایی را به طور کلی کند کند.

بنابراین مقیاس بندی هیدروژن سبز باید با یک تحلیل دقیق هزینه و فایده در زمینه های مختلف سنجیده شود، اما حذف اضافی زباله های پلاستیکی و ایجاد درآمد، مطمئناً مزایای جدیدی را به فهرست اضافه می کند.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است. سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد. ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست، و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.