فهرست مطالب
پژوهشگران دانشگاه کمبریج سیستمی خورشیدی توسعه دادهاند که میتواند زبالههای پلاستیکی PET را به هیدروژن سبز و مواد شیمیایی مفید تبدیل کند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این فناوری میتواند راهکاری برای کاهش آلودگی پلاستیکی و تولید هیدروژن با انتشار کربن کمتر باشد.
هر سال دهها میلیون تن پلاستیک وارد محیط زیست میشود و حجم زبالههای پلاستیکی همچنان در حال افزایش است. پیشبینیها نشان میدهد که بدون تغییرات اساسی در سیاستگذاریها، میزان زبالههای پلاستیکی تا سال ۲۰۶۰ تقریبا سه برابر خواهد شد.
آلودگی ناشی از پلاستیک فقط به محیط زیست محدود نمیشود. ذرات پلاستیکی در بدن انسان نیز شناسایی شدهاند و ممکن است با بیماریهای قلبی-عروقی و مشکلات عصبی مانند زوال عقل ارتباط داشته باشند. این آلودگی حتی به آب باران نیز رسیده است.
اکنون پژوهشگران دانشگاه کمبریج روشی را آزمایش کردهاند که میتواند بخشی از این زبالهها را به مادهای ارزشمند تبدیل کند. سیستم آنها با انرژی خورشیدی کار میکند و برای پردازش پلیاتیلن ترفتالات یا PET طراحی شده است. این ماده در تولید بطریهای آب و بسیاری از بستهبندیهای پلاستیکی کاربرد دارد.
بیشتر بخوانید: تولید انبوه هیدروژن سبز با سیستم خورشیدی جدید چین
تجزیه پلاستیک با کمک نور خورشید
پژوهشگران ابتدا پلاستیک PET را به قطعات بسیار کوچک خرد میکنند. سپس این قطعات را با هیدروکسید پتاسیم ترکیب میکنند. این مخلوط به مدت سه روز در دمای ۱۷۶ درجه فارنهایت، معادل حدود ۸۰ درجه سانتیگراد، حرارت داده میشود.
این فرایند ساختار PET را تجزیه میکند و باعث آزاد شدن اتیلن گلیکول میشود. اتیلن گلیکول یکی از اجزای اصلی تشکیلدهنده این نوع پلاستیک است. پژوهشگران پس از پایان این مرحله، PET باقیمانده را فیلتر میکنند و محلول مایع حاصل را به راکتور خورشیدی انتقال میدهند.
پنلهای مورد استفاده در این سیستم برخلاف پنلهای خورشیدی معمولی برق تولید نمیکنند. این تجهیزات واکنشی شیمیایی به نام فوتورفرمینگ ایجاد میکنند. پوشش فوتوکاتالیستی روی پنل، نور خورشید را جذب میکند و انرژی آن را برای تولید هیدروژن به کار میگیرد.
آزمایش تبدیل زبالههای پلاستیکی به هیدروژن سبز
تیم دانشگاه کمبریج ابتدا این روش را با پنلهای کوچک آزمایش کرد. پژوهشگران پس از موفقیت آزمایشهای اولیه، یک راکتور فضای باز بزرگتر ساختند. این راکتور ۱۰.۸ فوت مربع، معادل تقریبا یک متر مربع مساحت داشت و از چهار پنل بزرگ تشکیل شده بود.
آزمایش بعدی با استفاده از PET نشان داد که همین فرایند میتواند در مقیاس بزرگتر نیز هیدروژن تولید کند. این نتیجه برای پژوهشگران اهمیت زیادی دارد، زیرا هدف بعدی آنها توسعه فناوری برای استفاده در ابعاد بزرگتر است.
هیدروژن در صنایع مختلف تقاضای زیادی دارد. از این ماده برای پالایش نفت و تولید فولاد، متانول و آمونیاک استفاده میشود. با وجود این تقاضا، تنها حدود یک درصد از هیدروژن تولیدشده در جهان در گروه هیدروژن کمانتشار قرار میگیرد.
بخش عمده هیدروژن جهان همچنان با استفاده از سوختهای فسیلی تولید میشود. ایالات متحده نیز تقریبا تمام هیدروژن خود را از طریق تجزیه گاز طبیعی تولید میکند. این روش حجم زیادی دیاکسیدکربن وارد جو میکند. تولید هیدروژن سبز میتواند ردپای کربنی این صنعت را کاهش دهد.
مسیر دشوار تجاریسازی هیدروژن سبز
الکترولیز آب یکی از روشهای شناختهشده برای تولید هیدروژن سبز است. در این روش، برق آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میکند. پژوهشگران دانشگاه کمبریج بیان کردند که این فرایند انرژی زیادی مصرف میکند و بخشی از واکنش نیز سرعت پایینی دارد.
تجزیه پلاستیک با استفاده از گرما نیز راه دیگری برای تولید هیدروژن است. این روش نیز انرژی زیادی نیاز دارد و کنترل مواد تولیدشده در جریان واکنش میتواند دشوار باشد. فناوری جدید تلاش میکند با استفاده مستقیم از انرژی نور خورشید، مسیر متفاوتی برای تولید هیدروژن ارائه کند.
با وجود این، پژوهشگران هنوز برای تجاریسازی این سیستم با چند چالش روبهرو هستند. آنها باید میزان دریافت نور خورشید را افزایش دهند و امکان جذب مقدار بیشتری از نور مرئی را فراهم کنند. افزایش عمر فوتوکاتالیستها نیز برای کاهش هزینه و افزایش پایداری سیستم ضروری است.
این فناوری قابلیت دیگری نیز دارد که هنوز بررسی کامل نشده است. دستگاه آزمایشی فقط نور فرابنفش را جذب میکند. بنابراین ممکن است بخش باقیمانده طیف نور خورشید برای تولید برق استفاده شود. در چنین شرایطی، یک پنل میتواند همزمان پلاستیک را به هیدروژن تبدیل کند و برق تولید نماید. پژوهشگران هنوز اعلام نکردهاند که توسعه چنین سیستمی را دنبال خواهند کرد یا خیر.
بیشتر بخوانید: نخستین پارک خورشیدی-هیدروژنی جهان ساخته می شود
