Παραγωγή Υδρογόνου με Ηλιακή Ενέργεια – Μετατρέποντας το Πλαστικό σε κάτι Χρήσιμο

Η παραγωγή υδρογόνου με ηλιακή ενέργεια έχει sido ένα στόχο των μηχανικών για δεκαετίες. Ωστόσο, αυτό το έργο αποδείχθηκε ακριβό και πολύ δύσκολο να ολοκληρωθεί, με αποτέλεσμα η επιστήμη να μείνει πίσω από άλλους τρόπους παραγωγής πράσινης ενέργειας, όπως οι ηλιακοί και γεωθερμικοί τρόποι. 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 παραπροϊόν. Εδώ είναι ό,τι πρέπει να γνωρίζετε

Σημαντικά, η δημιουργία καθαρής ενέργειας μπορεί να είναι một δύσκολο έργο που, σε ορισμένες περιπτώσεις, μειώνει σημαντικά το πλεονέκτημα της χρήσης της. Συστήματα όπως τα ηλιακά πάνελ και τα αιολικά πάρκα possono κοστίσουν πολύ για να εγκατασταθούν, να παρακολουθούνται και να διατηρούνται. Επιπλέον, απαιτούν πολύ χώρο και συχνά βασίζονται σε παλαιότερες μεθόδους κατασκευής που δεν είναι πράσινες για να παραχθεί. Αυτή η έρευνα επιδιώκει να μετατρέψει αυτό το парадίγμα, διατηρώντας τις μεθόδους παραγωγής και τις στρατηγικές σε συμφωνία με τον γενικό στόχο της επίτευξης καθαρής ενέργειας.

Απορρίμματα Πλαστικού

Τα επίπεδα των απορριμμάτων πλαστικού έχουν φτάσει ιστορικά ποσοστά παγκοσμίως. Ήδη το 2024, οι αναλυτές προβλέπουν ότι θα παραχθούν 220 εκατομμύρια τόνους απορριμμάτων πλαστικού. Λυπαμένα, μόνο το 10% αυτών των απορριμμάτων θα φτάσει ποτέ σε ένα εργοστάσιο ανακύκλωσης. Συνεπώς, το 90% των απορριμμάτων παραμένει σε χωματερές, υδάτινους δρόμους και σε δρόμους πόλεων.

Μπορεί να Χειροτερέψει

Σύμφωνα με τους περιβαλλοντολόγους και τους ερευνητές, το δίλημμα των απορριμμάτων πλαστικού θα χειροτερέψει τις επόμενες χρόνια. Για ένα, κάθε χρόνο παρέχει βελτιωμένη ικανότητα παραγωγής, που οδηγεί σε περισσότερη χρήση και απόρριψη.

Οι Κίνδυνοι του Πλαστικού Ενταθούν

Με τον καιρό, το πλαστικό διασπάται σε επιβλαβή παραπροϊόντα που possono οδηγήσει σε προβλήματα υγείας όπως ο καρκίνος και η αντιμικροβιακή αντοχή,除了 τους φανερούς περιβαλλοντικούς αντίκτυπους. Τα μικρά πλαστικά ρύπανση έχουν βρεθεί στην αλυσίδα τροφίμων.

Σημαντικά, ένα μεγάλο μέρος αυτών των απορριμμάτων πλαστικού περιλαμβάνει πολυστυρόλη, το οποίο είναι το προϊόν που στοχεύουν οι μηχανικοί για την στρατηγική ανακύκλωσης άνθρακα που τους οδήγησε στη στρατηγική παραγωγής υδρογόνου με ηλιακή ενέργεια.

Ανακύκλωση Άνθρακα για τη Μείωση των Απορριμμάτων

Υπάρχουν τώρα πολλές διαφορετικές μεθόδους ανακύκλωσης που μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση των απορριμμάτων. Μια από τις πιο γιορτασμένες και αποτελεσματικές είναι η ανακύκλωση άνθρακα. Αυτή η στρατηγική περιστρέφεται γύρω από τη διάσπαση των απορριμμάτων και τη χρήση τους για τη δημιουργία νέων υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλες διαδικασίες κατασκευής.

Ο στόχος της ανακύκλωσης άνθρακα είναι να εξαλείψει τα απόβλητα κάποια μέρα, μετατρέποντας τα άχρηστα απόβλητα πλαστικού σε πρώιμα βιομηχανικά υλικά.

Ηλεκτροχημική Διάσπαση

Η ηλεκτροχημική διάσπαση χρησιμοποιεί ένα μείγμα ορισμένων χημικών και μεταβαλλόμενων ηλεκτρικών φορτίων για να διαχωρίσει και να δημιουργήσει νέες χημικές δεσμούς μέσα στα απόβλητα πλαστικού. Αυτή η μέθοδος απαιτεί πολλή ηλεκτρική ενέργεια για να διασπάσει τις χημικές δεσμούς και να αφήσει μικρότερα, πιο χρήσιμα μόρια.

Βιοδιάσπαση

Η βιοδιάσπαση είναι μια άλλη μορφή ανακύκλωσης άνθρακα που έχει αυξηθεί σε δημοτικότητα τα τελευταία χρόνια. Αυτή η μέθοδος ενσωματώνει ζωντανούς οργανισμούς όπως μύκητες και βακτήρια. Αυτά τα μικροοργανίσματα τρέφονται με απόβλητα πλαστικού σε μοριακό επίπεδο, που απελευθερώνει τα μόρια άνθρακα και οξυγόνου.

Αυτή η προσέγγιση έχει το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτεί τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας ή επικίνδυνων χημικών. Ωστόσο, μπορεί να είναι αργή, και δεν υπάρχει τρόπος να καθορίσετε πλήρως πόσο καιρό θα διαρκέσει η διαδικασία διάσπασης, καθώς οι περιβαλλοντικές συνθήκες και άλλοι παράγοντες possono επηρεάσει την απόδοση των μικροοργανισμών.

Θερμική Διάσπαση

Η θερμική διάσπαση χρησιμοποιεί τη θερμότητα για να διασπάσει τις μοριακές δεσμούς και να απελευθερώσει τα μόρια άνθρακα χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται πυρόλυση. Αυτή η μέθοδος παράγει θερμότητα, ατμό και ηλεκτρική ενέργεια, που possono χρησιμοποιηθεί για να αντισταθμίσουν τις απαιτήσεις κατασκευής. Η θερμική διάσπαση παρέχει χαμηλές εκπομπές, μειώνει τους ατμοσφαιρικούς ρύπους και μπορεί να παράγει βιο-πετρέλαιο, άνθρακα ινών και πολλά άλλα πολύτιμα προϊόντα.

Υδρογόνο από Ηλιακά Πάνελ

Αυτός ο μήνας, μια ομάδα μηχανικών από το Ινστιτούτο Ερευνών για τη Βιώσιμη Χημεία Φρίντριχ Βέλερ στο Γκέτινγκεν δημοσίευσε μια μελέτη¹ στο περιοδικό Angewandte Chemie, που περιγράφει μια νέα ηλεκτροχημική διαδικασία που απαιτεί ελάχιστη ενέργεια και δεν παράγει κανένα επιβλαβές παραπροϊόν.

Source – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

Η μέθοδος βασίζεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται Σιδηροηλεκτροκατάλυση, η οποία διεγείρει τα υλικά και βοηθά στη διάσπαση. Η μελέτη εξετάζει συγκεκριμένα τη χρήση μιας ηλεκτροκαταλυτικής μεθόδου για μια πιο αποτελεσματική διάσπαση των πολυστυρενίων. Οι μηχανικοί απέδειξαν επιτυχώς ότι η μετατροπή των απορριμμάτων πλαστικού σε βιομηχανικά υλικά όπως τα μονομερισμένα προϊόντα βενζοΐλης ήταν δυνατή, δημιουργώντας υδρογόνο ως παραπροϊόν κατά τη διαδικασία.

Δοκιμή

Η δοκιμή ξεκίνησε με τους μηχανικούς που προσπάθησαν να μετατρέψουν τα απόβλητα πλαστικού σε κλίμακα γραμμάριου. Συγκεκριμένα, η ομάδα δημιούργησε ένα σύμπλεγμα σιδηροπορφυρίνης που μπορούσε να κυκλοφορήσει μεταξύ διαφορετικών βημάτων οξείδωσης, ενισχύοντας τη διαδικασία διάσπασης του πολυστυρενίου.

Αποτελέσματα

Η δοκιμή απέδειξε ότι οι ερευνητές μπορούσαν να δημιουργήσουν επιτυχώς υδρογόνο με αυτή τη μέθοδο μαζί με μια σειρά από άλλα χρήσιμα βιομηχανικά υλικά, όπως το οξικό οξύ, που βρίσκεται σε πολλά συντηρητικά, και το βενζαλδεΰδη. Σημαντικά, δεν είχαν σκοπό να παράγουν υδρογόνο καθόλου, αλλά να δείξουν την αποτελεσματικότητα της μεθόδου ανακύκλωσης άνθρακα με χαμηλή ενέργεια.

Πλεονεκτήματα

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά πλεονεκτήματα που αυτή η έρευνα φέρνει στις αγορές. Για ένα, η διαδικασία είναι εντελώς βασισμένη στο σίδηρο. Ο σίδηρος δεν είναι σπάνιος και μπορεί να βρεθεί σε όλο τον κόσμο. Αυτό το εύκολα προσιτό συστατικό είναι εύκολο να αποκτήσει, φθηνό και διαθέσιμο σε μεγάλες ποσότητες.

Φθηνό

Το основικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου παραγωγής υδρογόνου είναι ότι μειώνει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από άλλες μεθόδους ανακύκλωσης άνθρακα. Είναι φθηνότερο να αγοράσετε και να χρησιμοποιήσετε σίδηρο σε σχέση με άλλες μεθόδους ανακύκλωσης άνθρακα.

Ο Σίδηρος Δεν είναι Τοξικός

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της χρήσης σιδήρου είναι ότι δεν είναι τοξικός. Βρίσκεται φυσικά και δεν βλάπτει το περιβάλλον. Jako takový, η χρήση του συμμορφώνεται με τον γενικό στόχο της καθαρισμού και της μείωσης του κόστους για όλους.

Αποτελεσματικότητα

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα αυτού του προϊόντος είναι ότι δεν απαιτεί πολλή ενέργεια για να ολοκληρωθεί. Jako takový, μπορεί να λειτουργήσει με κανονικά ηλιακά πάνελ. Αυτή η στρατηγική δημιουργεί ένα κλειστό κύκλο για τη διαδικασία παραγωγής και χρήσης του προϊόντος, μειώνοντας ακόμη περισσότερο το κόστος και τη βελτίωση της απόδοσης.

Η ενσωμάτωση των ηλιακών πανελών σε αυτή τη εξίσωση θεωρείται από πολλούς ως ο επόμενος βήμας για τη δημιουργία μιας πιο αποτελεσματικής μεθόδου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί παγκοσμίως. Σημαντικά, τα υψηλής απόδοσης ηλιακά πάνελ και άλλες πρόσφατες προόδους possono βελτιώσουν αυτή τη προσέγγιση περισσότερο τις επόμενες εβδομάδες.

Κλιμάκωση

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

Ερευνητές

Η μελέτη ανακύκλωσης άνθρακα ήταν πρωτοβουλία του Lutz Ackermann στο Ινστιτούτο Ερευνών για τη Βιώσιμη Χημεία Φρίντριχ Βέλερ στο Γκέτινγκεν. Η ομάδα εργάστηκε με άλλους για να αποκτήσει μια πλήρη κατανόηση του γιατί και πώς αυτή η μοναδική μορφή χημικής ανακύκλωσης μπορούσε να δημιουργήσει einen πράσινο αύριο.

Εταιρείες που μπορούν να ωφεληθούν από τη Μελέτη Υδρογόνου με Ηλιακή Ενέργεια

Όταν εξετάζουμε την αγορά, μπορούμε να δούμε μερικές εταιρείες που μπορούν να επωφεληθούν από αυτή τη développement για να βελτιώσουν το ισοζύγιό τους. Εταιρείες στο χώρο της ανακύκλωσης άνθρακα είναι πιθανό να λάβουν υπόψη την αυξημένη αποτελεσματικότητα για να βελτιώσουν το ισοζύγιό τους. Εδώ είναι μια εταιρεία που είναι καλά τοποθετημένη για να δει κέρδη καθώς αυτή η τεχνολογία γίνεται δημόσια διαθέσιμη.

Chart Industries GTLS

Η εταιρεία Chart Industries (GTLS ) 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 ειδικεύτηκε σε κρυογενή εξοπλισμό πριν επεκταθεί στην ανακύκλωση άνθρακα μέσω της απόκτησης της Earthly Lans.

Η Earthly Lans βοήθησε την Chart Industries να εισαγάγει την τεχνολογία Cryogenic Carbon Capture (CCC) στη διαδικασία κατασκευής της. Αυτό το μοναδικό σύστημα μειώνει την ρύπανση μέσω μιας ιδιόκτητης διαδικασίας ανακύκλωσης άνθρακα. Jako takový, θεωρείται από πολλούς ως одна από τις καλύτερες περιβαλλοντικά φιλικές επιλογές για εκείνους που επιδιώκουν να μειώσουν την ρύπανση άνθρακα σε βιομηχανικό επίπεδο.

Η Chart Industries έχει δει μερικές ανόδους και καθόδους φέτος, αλλά εξακολουθεί να θεωρείται μια ισχυρή ‘κρατή‘ από τους περισσότερους αναλυτές. Η εταιρεία έχει εξασφαλίσει πολλές υψηλού επιπέδου αγορές. Επιπλέον, άνοιξε εργοστάσια στην Ασία, την Ινδία, την Αυστραλία, την Ευρώπη και τη Νότια Αμερική.

Η Chart Industries μπορεί να ενσωματώσει αυτή τη μέθοδο ανακύκλωσης με χαμηνό κόστος για να μειώσει τα απόβλητα και να βελτιώσει το ισοζύγιό της. Η ζήτηση για μετοχές GTLS μπορεί να αυξηθεί τις επόμενες εβδομάδες και μήνες χάρη σε αυτές τις εξελίξεις και τα νέα προϊόντα και υπηρεσίες της εταιρείας. Τώρα, η GTLS έχει μια αγορά 7,09 δισεκατομμυρίων δολαρίων με μια ετήσια απόδοση 21,48%.

Υδρογόνο με Ηλιακή Ενέργεια – Μέλλον

Η δημιουργία υδρογόνου και άλλων πολύτιμων βιομηχανικών ενώσεων με ηλιακά πάνελ είναι ένα παιχνίδι που αλλάζει τον κανόνα. Αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να συνεργαστούν για να βελτιώσουν την πράσινη κατασκευή. Για τώρα, καθώς αυτές οι τεχνολογίες εξακολουθούν να κάνουν το δρόμο τους προς το κοινό, η καλύτερη επιλογή είναι να διαχειριστείτε και να μειώσετε τα απόβλητα σας υπεύθυνα.

Μάθετε για άλλα cool ενεργειακά projects.

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}