Produzione di Idrogeno Alimentata da Energia Solare – Convertire la Plastica in Qualcosa di Utile

La produzione di idrogeno alimentata da energia solare è stata un obiettivo degli ingegneri per decenni. Tuttavia, questo compito si è rivelato costoso e molto difficile da realizzare, facendo sì che la scienza rimanesse indietro rispetto ad altri metodi per produrre energia verde, come le opzioni solari e geotermiche. Questo mese segna un importante sviluppo in questa ricerca, poiché un team di ingegneri con sede nell:UE ha introdotto un processo di riciclo elettrochimico della plastica che produce idrogeno come sottoprodotto pulito. Ecco cosa c'è da sapere

È importante notare che creare energia pulita può essere un compito difficile che, in alcuni scenari, riduce notevolmente il vantaggio di usarla fin dall'inizio. Sistemi come i pannelli solari e i parchi eolici possono costare molto per l'installazione, il monitoraggio e la manutenzione. Inoltre, richiedono molto spazio e spesso si basano su metodi di produzione più vecchi che non sono ecologici. Questa ricerca cerca di trasformare questo paradigma, mantenendo i metodi e le strategie di produzione in linea con l'obiettivo generale di raggiungere energia pulita.

Rifiuti di plastica

I livelli di rifiuti plastici hanno raggiunto proporzioni storiche a livello globale. Già nel 2024, gli analisti prevedono che saranno prodotti 220 milioni di tonnellate di rifiuti plastici. Purtroppo, solo circa il 10% di questi rifiuti arriverà mai a un impianto di riciclaggio. Di conseguenza, il restante 90% dei rifiuti si trova in discariche, corsi d'acqua e nelle strade delle città.

Potrebbe peggiorare

Secondo ambientalisti e ricercatori, il dilemma dei rifiuti plastici peggiorerà nei prossimi anni. In primo luogo, ogni anno aumenta la capacità produttiva, con conseguente maggiore utilizzo e più rifiuti.

I pericoli della plastica si intensificano

Nel tempo, la plastica si decompone in sottoprodotti nocivi che possono causare problemi di salute come il cancro e resistenza agli antibiotici, oltre ai noti impatti ambientali. Piccoli inquinanti plastici sono stati trovati nella catena alimentare.

È importante notare che una grande parte di questi rifiuti plastici comprende il polistirene, che è il prodotto su cui gli ingegneri hanno concentrato la loro strategia di riciclo del carbonio, portandoli alla strategia di produzione di idrogeno alimentata da energia solare.

Il riciclo del carbonio mira a ridurre i rifiuti

Attualmente esistono molti diversi metodi di riciclo disponibili per aiutare a ridurre i rifiuti. Uno dei più celebrati ed efficaci è il riciclo del carbonio. Questa strategia ruota attorno alla scomposizione dei rifiuti e al loro utilizzo per creare nuovi materiali che possono poi essere impiegati in altri processi di produzione.

L'obiettivo del riciclo del carbonio è eliminare i rifiuti un giorno, trasformando la plastica inutile e dandole nuova vita sotto forma di materiale industriale di prima fase. Ecco i tipi più comuni di riciclo del carbonio attualmente in uso.

Degradazione elettrochimica

La degradazione elettrochimica utilizza una miscela di alcune sostanze chimiche e cariche elettriche variabili per separare e creare nuovi legami chimici all'interno della plastica di scarto. Questo metodo richiede molta elettricità per rompere con successo i legami chimici e ottenere molecole più piccole e utili.

Biodegradazione

La biodegradazione è un'altra forma di riciclo del carbonio che ha guadagnato popolarità negli ultimi anni. Questo metodo incorpora organismi viventi come funghi e batteri. Questi microrganismi si nutrono dei rifiuti plastici a livello molecolare, rilasciando le molecole di carbonio e ossigeno.

Questo approccio ha il vantaggio di non richiedere grandi quantità di elettricità o sostanze chimiche pericolose. Tuttavia, può essere lento e non è possibile determinare con certezza quanto tempo richiederà il processo di degradazione, poiché le condizioni ambientali e altri fattori potrebbero influenzare le prestazioni del microrganismo.

Decomposizione termica

La decomposizione termica utilizza il calore per rompere i legami molecolari e liberare le molecole di carbonio mediante un processo chiamato pirolisi. Questo metodo genera calore, vapore ed elettricità, che possono essere utilizzati per compensare le esigenze di produzione. La decomposizione termica produce basse emissioni, riduce gli inquinanti atmosferici e può produrre bio-olio, fibre di carbonio e molti altri prodotti preziosi.

Studio sull'Idrogeno da Pannelli Solari

Questo mese un team di ingegneri del Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry di Göttingen ha pubblicato uno studio¹ sulla rivista Angewandte Chemie, descrivendo un nuovo processo elettrochimico che richiede energia minima e non produce sottoprodotti nocivi.

Fonte – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

Il metodo si basa su un processo noto come elettrocatalisi del ferro, che stimola i materiali e favorisce la degradazione. Lo studio esamina specificamente l'uso di un metodo elettrocatalitico per fornire una degradazione più efficiente dei polistireni. Gli ingegneri hanno dimostrato con successo che la conversione della plastica di scarto in materiale industriale come prodotti benzoyl monomerici è possibile, creando idrogeno come sottoprodotto nel processo.

Test

Il test è iniziato con gli ingegneri che hanno tentato di convertire i rifiuti plastici su scala di grammi. In particolare, il team ha creato un complesso di ferro porfirina in grado di ciclarizzare tra diversi passaggi di ossidazione, migliorando il processo di degradazione del polistirene.

Risultati

Il test ha dimostrato che i ricercatori sono riusciti a creare idrogeno utilizzando questo metodo insieme a una serie di altri utili materiali industriali, come l'acido benzoico, presente in molti conservanti, e il benzaldeide. È importante notare che non avevano l'obiettivo di produrre idrogeno, ma di dimostrare l'efficienza del loro metodo di riciclo del carbonio a basso consumo energetico.

Benefici

Ci sono molti diversi benefici che questa ricerca porta al mercato. Per prima cosa, il processo è interamente basato sul ferro. Il ferro non è raro e si trova in tutto il mondo. Questo ingrediente facilmente disponibile è semplice da ottenere, poco costoso e disponibile in grandi quantità.

Economico

Il principale vantaggio di questo metodo di produzione di idrogeno è che riduce il consumo elettrico rispetto ad altri metodi di cattura del carbonio. È meno costoso ordinare e utilizzare il ferro rispetto agli altri metodi di riciclo del carbonio.

Il ferro è non tossico

Un altro importante vantaggio dell'uso del ferro è che è non tossico. È presente naturalmente e non danneggia l'ambiente. Pertanto, il suo utilizzo è in linea con l'obiettivo generale di pulire l'ambiente e ridurre i costi per tutti.

Efficiente

Un altro grande vantaggio di questo prodotto è che non richiede molta energia per essere completato. Pertanto, può funzionare con normali pannelli solari. Questa strategia crea un ciclo chiuso per la produzione e l'uso del prodotto, riducendo ulteriormente i costi e migliorando le prestazioni.

L'integrazione dei pannelli solari in questa equazione è vista da molti come il passo successivo per creare un metodo più efficiente che possa essere utilizzato a livello globale. È importante notare che i pannelli solari ad alta efficienza e altri recenti progressi potrebbero migliorare ulteriormente questo approccio nelle prossime settimane.

Scalabilità

Un altro grande vantaggio del nuovo processo elettrochimico a base di ferro è che può scalare rapidamente a livello industriale. La tecnologia è facile da integrare e pronta per il dispiegamento. L'interesse per questo metodo di produzione di idrogeno verde è già stato suscitato.

Ricercatori

Lo studio sul riciclo del carbonio è stato guidato da Lutz Ackermann presso il Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry di Göttingen. Il team ha collaborato con altri per ottenere una comprensione completa del perché e di come questa forma unica di riciclo chimico possa creare un domani più verde.

Le aziende che potrebbero beneficiare dallo studio sull'idrogeno alimentato da energia solare

Quando si esamina il mercato, è facile individuare alcune aziende che potrebbero sfruttare questo sviluppo per migliorare i loro risultati. Le aziende nel settore del riciclo del carbonio sicuramente prenderanno atto dell'efficienza aggiuntiva per migliorare i loro risultati. Ecco un'azienda ben posizionata per trarre vantaggio man mano che questa tecnologia diventa disponibile al pubblico.

Chart Industries GTLS

Chart Industries, con sede nel Wisconsin è entrata nel mercato nel 1985. Charles e Arthur Holmes hanno fondato l'azienda per fornire prodotti e supporto a fornitori di energia e gas. In particolare, l'azienda era specializzata in attrezzature criogeniche prima di espandersi nel riciclo del carbonio tramite l'acquisizione di Earthly Lans.

Earthly Lans ha aiutato Chart Industries a introdurre la tecnologia Cryogenic Carbon Capture (CCC) nel loro processo di produzione. Questo sistema unico riduce l'inquinamento tramite un processo proprietario di riciclo del carbonio. Pertanto, è considerato da molti una delle migliori opzioni ecologiche disponibili per chi cerca di ridurre l'inquinamento da carbonio su scala industriale.

Chart Industries ha vissuto alcuni alti e bassi quest'anno, ma è ancora considerata da molti analisti un solido ‘hold‘. L'azienda ha assicurato numerose acquisizioni di alto livello. Inoltre, ha aperto impianti in Asia, India, Australia, Europa e Sud America.

Chart Industries potrebbe integrare questo metodo di riciclo a basso costo per ridurre i rifiuti e migliorare i propri risultati. La domanda per le azioni GTLS potrebbe aumentare nelle prossime settimane e mesi grazie a questi sviluppi e ai nuovi prodotti e servizi dell'azienda. Attualmente, GTLS ha una capitalizzazione di mercato di 7,09 miliardi di dollari con un rendimento YTD del 21,48%.

Idrogeno Alimentato da Energia Solare – Futuro

Creare idrogeno e altri composti industriali di valore utilizzando pannelli solari è una svolta. Queste tecnologie possono lavorare insieme per migliorare la produzione verde. Per ora, poiché queste tecnologie stanno ancora raggiungendo il pubblico, la migliore opzione è gestire e ridurre i rifiuti in modo responsabile.

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Riferimento allo studio:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Riciclo anodico di polimeri di consumo: la fusione dell'elettrocatalisi del ferro con la reazione di evoluzione dell'idrogeno scalabile. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}