Παραγωγή Υδρογόνου με Ηλιακή Ενέργεια – Μετατροπή Πλαστικού σε Κάτι Χρήσιμο

Η παραγωγή υδρογόνου με ηλιακή ενέργεια αποτελεί στόχο των μηχανικών για δεκαετίες. Ωστόσο, αυτή η εργασία αποδείχθηκε δαπανηρή και πολύ δύσκολη στην ολοκλήρωση, με αποτέλεσμα η επιστήμη να υστερεί από άλλες μεθόδους παραγωγής πράσινης ενέργειας, όπως οι ηλιακές και γεωθερμικές επιλογές. Αυτός ο μήνας σηματοδοτεί μια σημαντική εξέλιξη σε αυτή την έρευνα, καθώς μια ομάδα μηχανικών με έδρα την ΕΕ παρουσίασε μια ηλεκτροχημική διαδικασία ανακύκλωσης πλαστικού που παράγει υδρογόνο ως καθαρό παραπρόϊόν. Αυτό που πρέπει να γνωρίζετε

Σημαντικό είναι ότι η δημιουργία καθαρής ενέργειας μπορεί να είναι μια δύσκολη αποστολή που, σε ορισμένα σενάρια, μειώνει σημαντικά το πλεονέκτημα της χρήσης της από την αρχή. Συστήματα όπως τα ηλιακά πάνελ και οι αιολικές φάρμες μπορεί να κοστίζουν πολύ για την εγκατάσταση, την παρακολούθηση και τη συντήρηση. Επιπλέον, απαιτούν πολύ χώρο και συχνά βασίζονται σε παλαιότερες μεθόδους παραγωγής που δεν είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Αυτή η έρευνα επιδιώκει να μετασχηματίσει αυτό το παράδειγμα, διατηρώντας τις μεθόδους παραγωγής και τις στρατηγικές σε συμφωνία με τον γενικό στόχο της επίτευξης καθαρής ενέργειας.

Πλαστικά Απόβλητα

Τα επίπεδα των πλαστικών αποβλήτων έχουν φτάσει σε ιστορικές αναλογίες παγκοσμίως. Ήδη το 2024, οι αναλυτές προβλέπουν ότι θα παραχθούν 220 εκατομμύρια τόνους πλαστικών αποβλήτων. Δυστυχώς, μόνο περίπου το 10% αυτών των αποβλήτων θα φτάσει ποτέ σε εργοστάσιο ανακύκλωσης. Συνεπώς, το υπόλοιπο 90% των αποβλήτων βρίσκεται σε χωματερές, υδάτινους πόρους και στους δρόμους των πόλεων.

Μπορεί να Επιδεινωθεί

Σύμφωνα με περιβαλλοντιστές και ερευνητές, το πρόβλημα των πλαστικών αποβλήτων θα επιδεινωθεί μόνο στα επόμενα χρόνια. Για ένα, κάθε χρόνο προσφέρει αυξημένη παραγωγική δυναμικότητα, οδηγώντας σε μεγαλύτερη χρήση και περισσότερα απόβλητα.

Οι Κίνδυνοι των Πλαστικών Εντείνονται

Με την πάροδο του χρόνου, το πλαστικό διασπάται σε επιβλαβή παραπροϊόντα που μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα υγείας όπως ο καρκίνος και αντίσταση στα αντιβιοτικά, εκτός από τις προφανείς προβληματισμούς περιβάλλοντος. Μικρορυπογόνα πλαστικά έχουν εντοπιστεί στην τροφική αλυσίδα.

Σημαντικό είναι ότι ένα μεγάλο μέρος αυτών των πλαστικών αποβλήτων περιλαμβάνει πολυστυρένιο, το οποίο είναι το προϊόν που στόχευσαν οι μηχανικοί για τη στρατηγική ανακύκλωσης άνθρακα, η οποία τους οδήγησε στη στρατηγική παραγωγής υδρογόνου με ηλιακή ενέργεια.

Η Ανακύκλωση Άνθρακα Επιδιώκει τη Μείωση των Αποβλήτων

Προς το παρόν υπάρχουν πολλές διαφορετικές μέθοδοι ανακύκλωσης που διατίθενται για τη μείωση των αποβλήτων. Μία από τις πιο εορταστικές και αποτελεσματικές είναι η ανακύκλωση άνθρακα. Αυτή η στρατηγική περιστρέφεται γύρω από τη διάσπαση των αποβλήτων και τη χρήση τους για τη δημιουργία νέων υλικών που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν σε άλλες διαδικασίες κατασκευής.

Ο στόχος της ανακύκλωσης άνθρακα είναι να εξαλείψει τα απόβλητα κάποια μέρα, μετατρέποντας τα άχρηστα πλαστικά απόβλητα και δίνοντάς τους νέα ζωή με τη μορφή πρώιμου βιομηχανικού υλικού. Ακολουθούν οι πιο κοινές μορφές ανακύκλωσης άνθρακα που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Ηλεκτροχημική Αποδόμηση

Η ηλεκτροχημική αποδόμηση χρησιμοποιεί ένα μείγμα ορισμένων χημικών και μεταβαλλόμενων ηλεκτρικών φορτίων για να διαχωρίσει και να δημιουργήσει νέους χημικούς δεσμούς μέσα στο πλαστικό απόβλητο. Αυτή η μέθοδος απαιτεί πολύ ηλεκτρική ενέργεια για να διασπά αποτελεσματικά τους χημικούς δεσμούς και να αφήσει μικρότερα, πιο χρήσιμα μόρια.

Βιοδιάσπαση

Η βιοδιάσπαση είναι μια άλλη μορφή ανακύκλωσης άνθρακα που έχει κερδίσει δημοτικότητα τα τελευταία χρόνια. Αυτή η μέθοδος ενσωματώνει ζωντανούς οργανισμούς όπως μύκητες και βακτήρια. Αυτοί οι μικροοργανισμοί τρέφονται με πλαστικά απόβλητα σε μοριακό επίπεδο, απελευθερώνοντας τα μόρια άνθρακα και οξυγόνου.

Αυτή η προσέγγιση έχει το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτεί τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας ή επικίνδυνα χημικά. Ωστόσο, μπορεί να είναι αργή, και δεν υπάρχει τρόπος να προσδιοριστεί πλήρως πόσο χρόνο θα διαρκέσει η διαδικασία διάσπασης, καθώς οι περιβαλλοντικές συνθήκες και άλλοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση των μικροοργανισμών.

Θερμική Αποσύνθεση

Η θερμική αποσύνθεση χρησιμοποιεί θερμότητα για να διασπά τους μοριακούς δεσμούς και να ελευθερώσει μόρια άνθρακα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται πυρόλυση. Αυτή η μέθοδος παράγει θερμότητα, ατμό και ηλεκτρική ενέργεια, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αντιστάθμιση των απαιτήσεων παραγωγής. Η θερμική αποσύνθεση προσφέρει χαμηλές εκπομπές, μειώνει τους ατμοσφαιρικούς ρύπους και μπορεί να παράγει βιο-λαδι, ίνες άνθρακα και πολλά άλλα πολύτιμα προϊόντα.

Υδρογόνο από Μελέτη Ηλιακών Πάνελ

Αυτόν τον μήνα μια ομάδα μηχανικών από το Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry στο Göttingen δημοσίευσε μια μελέτη¹ στο περιοδικό Angewandte Chemie, περιγράφοντας μια νέα ηλεκτροχημική διαδικασία που απαιτεί ελάχιστη ενέργεια και δεν παράγει επιβλαβή παραπροϊόντα.

Πηγή – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

Η μέθοδος βασίζεται σε μια διαδικασία γνωστή ως σιδηροηλεκτροκαταλύτης, η οποία διεγείρει τα υλικά και βοηθά στην αποδόμηση. Η μελέτη εξετάζει ειδικά τη χρήση μιας ηλεκτροκαταλυτικής μεθόδου για πιο αποδοτική αποδόμηση των πολυστυρενίων. Οι μηχανικοί απέδειξαν με επιτυχία ότι η μετατροπή των πλαστικών αποβλήτων σε βιομηχανικό υλικό όπως μονομερείς προϊόντα βενζοϊλικού ήταν δυνατή, δημιουργώντας υδρογόνο ως παραπροϊόν στη διαδικασία.

Δοκιμή

Η δοκιμή ξεκίνησε με τους μηχανικούς που προσπάθησαν να μετατρέψουν τα πλαστικά απόβλητα σε κλίμακα γραμμαρίων. Συγκεκριμένα, η ομάδα δημιούργησε ένα σύμπλοκο σιδήρου πορφυρίνης που μπορούσε να κυκλοφορεί μεταξύ διαφορετικών βημάτων οξείδωσης, ενισχύοντας τη διαδικασία αποδόμησης του πολυστυρενίου.

Αποτελέσματα

Η δοκιμή απέδειξε ότι οι ερευνητές μπορούσαν να δημιουργήσουν επιτυχώς υδρογόνο χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, μαζί με μια σειρά άλλων χρήσιμων βιομηχανικών υλικών, όπως το βενζοϊκό οξύ, που βρίσκεται σε πολλά συντηρητικά, και το βενζαλδεΰδη. Σημαντικό είναι ότι δεν είχαν σκοπό να παράγουν υδρογόνο, αλλά να επιδείξουν την αποδοτικότητα της χαμηλής ενεργειακής μεθόδου ανακύκλωσης άνθρακα.

Οφέλη

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά οφέλη που αυτή η έρευνα προσφέρει στην αγορά. Κατ’ αρχάς, η διαδικασία είναι εξ ολοκλήρου βασισμένη σε σίδηρο. Ο σίδηρος δεν είναι σπάνιος και μπορεί να βρεθεί παντού στον κόσμο. Αυτό το άμεσα διαθέσιμο συστατικό είναι εύκολο στην απόκτηση, οικονομικό και διαθέσιμο σε μαζικές ποσότητες.

Οικονομικό

Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου παραγωγής υδρογόνου είναι ότι μειώνει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση με άλλες μεθόδους σύλληψης άνθρακα. Είναι λιγότερο δαπανηρό να παραγγείλετε και να χρησιμοποιήσετε σίδηρο σε σύγκριση με τις άλλες μεθόδους ανακύκλωσης άνθρακα.

Ο Σίδηρος είναι Μη Τοξικός

Ένα ακόμη σημαντικό όφελος της χρήσης σιδήρου είναι ότι είναι μη τοξικός. Βρίσκεται φυσικά και δεν βλάπτει το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, η χρήση του ευθυγραμμίζεται με τον γενικό στόχο του καθαρισμού και της μείωσης του κόστους για όλους.

Αποδοτικό

Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα αυτού του προϊόντος είναι ότι δεν απαιτεί πολύ ενέργεια για την ολοκλήρωσή του. Ως εκ τούτου, μπορεί να λειτουργήσει με κανονικά ηλιακά πάνελ. Αυτή η στρατηγική δημιουργεί έναν κλειστό βρόχο για τον κύκλο παραγωγής και χρήσης του προϊόντος, μειώνοντας περαιτέρω το κόστος και βελτιώνοντας την απόδοση.

Η ενσωμάτωση ηλιακών πάνελ σε αυτή την εξίσωση θεωρείται από πολλούς το επόμενο βήμα για τη δημιουργία μιας πιο αποδοτικής μεθόδου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως. Σημαντικό είναι ότι τα υψηλής απόδοσης ηλιακά πάνελ και άλλες πρόσφατες εξελίξεις θα μπορούσαν να βελτιώσουν αυτή την προσέγγιση τις επόμενες εβδομάδες.

Κλιμακωσιμότητα

Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα της νέας ηλεκτροχημικής διαδικασίας σιδήρου είναι ότι μπορεί να κλιμακωθεί γρήγορα σε βιομηχανικό επίπεδο. Η τεχνολογία είναι εύκολη στην ενσωμάτωση και έτοιμη για υλοποίηση. Το ενδιαφέρον για αυτή τη μέθοδο παραγωγής πράσινου υδρογόνου έχει ήδη αυξηθεί.

Ερευνητές

Η μελέτη ανακύκλωσης άνθρακα ηγήθηκε από τον Lutz Ackermann στο Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry στο Göttingen. Η ομάδα συνεργάστηκε με άλλους για να αποκτήσει πλήρη κατανόηση του γιατί και πώς αυτή η μοναδική μορφή χημικής ανακύκλωσης μπορεί να δημιουργήσει ένα πιο πράσινο αύριο.

Εταιρείες που θα μπορούσαν να ωφεληθούν από τη Μελέτη Ηλιακής Παραγωγής Υδρογόνου

Όταν εξετάζετε την αγορά, μπορείτε εύκολα να εντοπίσετε μερικές εταιρείες που θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν αυτήν την εξέλιξη για να βελτιώσουν τα κέρδη τους. Οι εταιρείες στον χώρο της ανακύκλωσης άνθρακα σίγουρα θα προσέξουν την επιπλέον αποδοτικότητα για να ενισχύσουν τα κέρδη τους. Εδώ είναι μια εταιρεία καλά τοποθετημένη για να δει κέρδη καθώς αυτή η τεχνολογία γίνεται διαθέσιμη στο κοινό.

Chart Industries GTLS

Η Chart Industries με έδρα το Wisconsin εισήλθε στην αγορά το 1985. Οι Charles και Arthur Holmes ίδρυσαν την εταιρεία για να παρέχουν προϊόντα και υποστήριξη σε παρόχους ενέργειας και αερίου. Συγκεκριμένα, η εταιρεία ειδικευόταν σε κρυογενικά εξαρτήματα πριν επεκταθεί στην ανακύκλωση άνθρακα μέσω της εξαγοράς της Earthly Lans.

Η Earthly Lans βοήθησε την Chart Industries να εισαγάγει την τεχνολογία Cryogenic Carbon Capture (CCC) στη διαδικασία παραγωγής της. Αυτό το μοναδικό σύστημα μειώνει τη ρύπανση μέσω μιας ιδιόκτητης διαδικασίας ανακύκλωσης άνθρακα. Ως εκ τούτου, θεωρείται από πολλούς ως μία από τις καλύτερες φιλικές προς το περιβάλλον επιλογές για όσους επιδιώκουν τη μείωση της ρύπανσης άνθρακα σε βιομηχανική κλίμακα.

Η Chart Industries έχει βιώσει κάποιες ανοδικές και καθοδικές κινήσεις φέτος, αλλά εξακολουθεί να θεωρείται ισχυρή «hold» από τους περισσότερους αναλυτές. Η εταιρεία έχει εξασφαλίσει πολλαπλές υψηλού επιπέδου εξαγορές. Επιπλέον, άνοιξε εργοστάσια στην Ασία, την Ινδία, την Αυστραλία, την Ευρώπη και τη Νότια Αμερική.

Η Chart Industries θα μπορούσε να ενσωματώσει αυτή τη χαμηλού κόστους μέθοδο ανακύκλωσης για να μειώσει τα απόβλητα και να βελτιώσει τα κέρδη της. Η ζήτηση για τη μετοχή GTLS θα μπορούσε να αυξηθεί τις επόμενες εβδομάδες και μήνες χάρη σε αυτές τις εξελίξεις και στα νέα προϊόντα και υπηρεσίες της εταιρείας. Προς το παρόν, η GTLS έχει κεφαλαιοποίηση αγοράς $7,09 δισεκατομμυρίων με ετήσια απόδοση 21,48%.

Ηλιακή Παραγωγή Υδρογόνου – Μέλλον

Η δημιουργία υδρογόνου και άλλων πολύτιμων βιομηχανικών ενώσεων με τη χρήση ηλιακών πάνελ αποτελεί αλλαγή παιχνιδιού. Αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να συνεργαστούν περαιτέρω για τη βελτίωση της πράσινης παραγωγής. Προς το παρόν, καθώς αυτές οι τεχνολογίες βρίσκονται ακόμη σε φάση εισαγωγής στο κοινό, η καλύτερη επιλογή είναι να διαχειρίζεστε και να μειώνετε τα απόβλητά σας υπεύθυνα.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα ενεργειακά έργα.

Αναφορά Μελέτης:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Anodic commodity polymer recycling: The merger of iron-electrocatalysis with scalable hydrogen evolution reaction. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}