Obwohl die Wasserstoffproduktion als potenzieller Ersatz für fossile Brennstoffe angesehen wird, produzieren die Prozesse entweder zu viel Kohlendioxid oder sind zu teuer. Forscher der Rice University haben eine emissionsarme Technik zur Herstellung von Wasserstoff aus Plastikmüll entwickelt, die sich durchaus lohnen könnte.
„In unserer Studie haben wir Kunststoffabfälle, einschließlich gemischter Kunststoffabfälle, die nicht sortiert oder gewaschen werden müssen, in hocheffizientes Wasserstoffgas und hochwertiges Graphen umgewandelt“, sagte Kevin Wyss, Hauptautor der Studie. „Sauberer Wasserstoff könnte kostenlos produziert werden, wenn das produzierte Graphen für nur 5 % seines aktuellen Marktwertes verkauft würde – und zwar mit einem Rabatt von 95 %!“
Im Gegensatz dazu kostet „grüner“ Wasserstoff für etwas mehr als zwei Kilo rund 5 US-Dollar und wird mithilfe erneuerbarer Energiequellen hergestellt, bei denen Wasser in seine beiden Bestandteile gespalten wird. Obwohl erschwinglicher, stammten die meisten der mehr als 2022 Millionen Tonnen Wasserstoff, die im Jahr 100 weltweit verbraucht wurden, aus fossilen Brennstoffen, wobei jede produzierte Tonne Wasserstoff etwa 12 Tonnen Kohlendioxid produzierte.
Forscher der Rice University erklärten, dass der heute hauptsächlich verwendete Wasserstofftyp „grauer“ Wasserstoff ist, der durch den Dampf-Methan-Reformierungsprozess entsteht, der viel Kohlendioxid produziert. Wenn es uns ernst damit ist, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, können wir die Wasserstoffproduktion nicht auf die bisherige Weise fortsetzen, da die Nachfrage nach Wasserstoff in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich steigen wird.
Die Forscher setzten Plastikmüllproben etwa vier Sekunden lang einer schnellen Joule-Erwärmung aus, wodurch ihre Temperaturen auf 3.100 Grad Kelvin anstiegen. Bei diesem Prozess verdampfte der Wasserstoff in den Polymeren und zurück blieb Graphen, eine unglaublich leichte und starke Einzelschicht aus Kohlenstoffatomen.
„Als wir zum ersten Mal die Blitz-Joule-Erwärmung entdeckten und sie zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in Graphen einsetzten, stellten wir fest, dass viele flüchtige Gase erzeugt wurden und aus dem Reaktor ausströmten“, fügte Wyss hinzu. „Wir fragten uns, was das sei, und vermuteten eine Mischung aus kleinen Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff, aber uns fehlten die Instrumente, um ihre genaue Zusammensetzung zu untersuchen.“
Dank der Unterstützung des United States Army Corps of Engineers konnte das Tour-Labor die notwendigen Werkzeuge zur Charakterisierung des verdampften Inhalts erwerben.
„Wir haben gezeigt, dass wir bis zu 68 % dieses atomaren Wasserstoffs als Gas mit einer Reinheit von 94 % zurückgewinnen können, und wir wissen, dass beispielsweise Polyethylen zu 86 % aus Kohlenstoff und zu 14 % aus Wasserstoff besteht“, fügte Wyss hinzu. „Die Entwicklung von Methoden und Wissen zur Charakterisierung und Quantifizierung aller mit dieser Technologie erzeugten Gase, einschließlich Wasserstoff, war für mich eine herausfordernde, aber lohnende Aufgabe.
„Ich freue mich, dass die Fähigkeiten, die ich in diesem Job erworben und angewendet habe, insbesondere Gaschromatographie und Ökobilanz, auf andere Projekte innerhalb unserer Organisation angewendet werden können.“ Ich hoffe, dass diese Arbeit es ermöglichen wird, sauberen Wasserstoff aus gebrauchten Plastikflaschen herzustellen und so wichtige Umweltprobleme wie Plastikverschmutzung und hohe Treibhausgasemissionen der Dampf-Methan-Reformierungsmethode zu lösen.
Quelle: techxplore
📩 15/09/2023 10:50