Hoewel waterstofproductie wordt gezien als een potentiële vervanging voor fossiele brandstoffen, produceren de processen te veel koolstofdioxide of zijn ze te duur. Onderzoekers van Rice University hebben een techniek met lage emissie ontwikkeld voor de productie van waterstof uit plastic afval, die behoorlijk wat vruchten zou kunnen afwerpen.
“In ons onderzoek hebben we afvalplastic, inclusief gemengd afvalplastic dat niet gesorteerd of gewassen hoeft te worden, omgezet in zeer efficiënt waterstofgas en hoogwaardig grafeen”, zegt Kevin Wyss, hoofdauteur van het onderzoek. “Schone waterstof zou gratis geproduceerd kunnen worden als het geproduceerde grafeen verkocht zou worden voor slechts 5% van de huidige marktwaarde – met een korting van 95%!”
Daarentegen kost ‘groene’ waterstof ongeveer $ 5 voor iets meer dan twee kilo en wordt geproduceerd met behulp van hernieuwbare energiebronnen om water in twee componenten te splitsen. Hoewel betaalbaarder, was het grootste deel van de ruim 2022 miljoen ton waterstof die in 100 wereldwijd werd gebruikt afkomstig van fossiele brandstoffen, waarbij elke geproduceerde ton waterstof ongeveer 12 ton kooldioxide produceerde.
Onderzoekers van Rice University legden uit dat het belangrijkste type waterstof dat tegenwoordig wordt gebruikt ‘grijze’ waterstof is, die ontstaat door het stoom-methaan-reformingproces dat veel kooldioxide produceert. Als we serieus willen zijn dat de uitstoot in 2050 nul is, kunnen we niet doorgaan met de productie van waterstof op de manier waarop we dat tot nu toe hebben gedaan, aangezien de vraag naar waterstof naar verwachting de komende decennia zal toenemen.
De onderzoekers onderwierpen monsters van plastic afval aan snelle Joule-verwarming gedurende ongeveer vier seconden, waardoor de temperatuur steeg tot 3.100 graden Kelvin. In dit proces verdampte de waterstof in de polymeren, waardoor grafeen achterbleef, een ongelooflijk lichte en sterke enkele laag koolstofatomen.
"Toen we voor het eerst flash-joule-verwarming ontdekten en deze toepasten om afvalplastic om te zetten in grafeen, merkten we dat er veel vluchtige gassen werden geproduceerd en uit de reactor snelden", aldus Wyss. “We vroegen ons af wat dit waren, omdat we een mengsel van kleine koolwaterstoffen en waterstof vermoedden, maar we hadden niet de instrumenten om hun exacte samenstelling te bestuderen.”
Het Tour-laboratorium kon dankzij de steun van het United States Army Corps of Engineers de benodigde hulpmiddelen aanschaffen om de verdampte inhoud te karakteriseren.
“We hebben aangetoond dat we tot 68% van deze atomaire waterstof kunnen terugwinnen als gas met een zuiverheid van 94%, en we weten dat polyethyleen bijvoorbeeld voor 86% uit koolstof en voor 14% uit waterstof bestaat,” voegde Wyss eraan toe. “Het ontwikkelen van methodologieën en kennis om alle gassen, inclusief waterstof, die met deze technologie worden geproduceerd, te karakteriseren en kwantificeren, is voor mij een uitdagende maar lonende taak geweest.
“Ik ben blij dat de vaardigheden die ik in deze functie heb verworven en gebruikt, met name gaschromatografie en levenscyclusanalyse, kunnen worden toegepast op andere projecten binnen onze organisatie. Ik hoop dat dit werk het mogelijk zal maken om schone waterstof te produceren uit gebruikte plastic flessen, waardoor belangrijke milieuproblemen worden opgelost, zoals plasticvervuiling en de hoge uitstoot van broeikasgassen door de stoom-methaan-reformmethode.
Bron: techxplore
📩 15/09/2023 10:50