A flash joule fűtésnek nevezett technika révén a műanyag hulladékból zöldhidrogént és értékes grafént hoztak létre a texasi Rice Egyetemen – írja az Advanced Materials anyagtudományi szaklap.
Az áttörés hatékonyabbá teheti a dekarbonizációt, mivel a segítségével megnyílik az út a műanyag hulladék – amelyből a világon mintegy 6,3 milliárd tonna áll rendelkezésre – újrahasznosítása előtt, miközben tiszta üzemanyagként használható hidrogéngáz keletkezik, végtermékként pedig grafént állítanak elő, ami gazdaságilag életképessé teszi az egész folyamatot.
A grafént egyedülálló tulajdonságai miatt ugyanis az ipar számos területén alkalmazzák, mint például az építőanyagok, a bevonatok és vékony védőrétegek, elektronikus eszközök, az orvostudomány, a katonai felszerelések gyártása. A legismertebb felhasználása talán az autók fényezéséhez kapcsolódik.
Ha a folyamat közben keletkezett grafént jelenlegi piaci értékének mindössze 5 százalékáért sikerül értékesíteni, a hidrogén létrehozása lényegében már semmibe sem kerül, feltéve, hogy megújuló energiát használnak fel hozzá.
Még csak válogatni sem kell a műanyag hulladékot
Eddig a zöldhidrogén előállítása az éghető fosszilis tüzelőanyagokhoz képest viszonylag drága volt, ami komoly akadályt jelentett az ipari méretű alkalmazás előtt. Ha viszont a zöldhidrogént a grafén előállításának melléktermékeként nyerik ki, a tiszta üzemanyag létrehozása jelentős nyereséget termel.
A műanyag hulladékot – beleértve a vegyes műanyag hulladékot is, amelyet nem kell típus szerint szétválogatni vagy tisztítani – hidrogéngázzá és nagy értékű grafénné alakítottuk át
– mondta Kevin Wyss, aki a Rice Egyetemen az úttörő kutatást vezette.
Az egyetemen kifejlesztett flash joule fűtés során a műanyagot konfetti méretű darabokra őrlik, összekeverik egy vezető anyaggal, egy csőbe helyezik, majd nagyon magas feszültséget vezetnek át rajta.
Ez mindössze 4 másodperc alatt mintegy 2760 Celsius-fokra (5000 Fahrenheit) hevíti a keveréket, aminek hatására a műanyagban lévő szénatomok grafénné olvadnak össze, és illékony gázok keveréke, többek között rendkívül tiszta hidrogén szabadul fel.
Ráadásul, mivel a gázok összes szénje grafénné alakul, a folyamat során nem szabadul fel szén-dioxid.
Ígéretes iparág születik
A zöldhidrogénipar az Oilprice.com szerint nagy ígéretet hordoz a globális szén-dioxid-mentesítésben, mivel olyan iparágakban is alkalmazható, ahol különösen nehéz a felhasználása, például az acélgyártásban vagy a hajózásban. A nap- és szélenergiával ellentétben a hidrogén éghető tüzelőanyagként használható, ami azt jelenti, hogy az ipari kemencékben helyettesítheti a fosszilis tüzelőanyagokat, ám az elégetésekor csak vízgőz marad utána.
A nagy hőterhelésű ipari alkalmazásokban történő széles körű helyettesítés potenciális következményeit pedig nehéz túlbecsülni, mivel a globális szén-dioxid-kibocsátás 20 százaléka az iparhoz köthető.
