Zonne-energie Waterstofproductie – Plastic omzetten in iets bruikbaars

Zonne-energie waterstofproductie is al tientallen jaren een doel van ingenieurs. Echter, deze taak bleek duur en zeer moeilijk uitvoerbaar, waardoor de wetenschap achterbleef bij andere methoden om groene energie te produceren, zoals zonne- en geothermische opties. Deze maand markeert een belangrijke ontwikkeling in dit onderzoek, aangezien een team van ingenieurs uit de EU een elektrochemisch plasticrecyclingsproces heeft geïntroduceerd dat waterstof produceert als een schoon bijproduct. Hier is wat u moet weten

Het is opmerkelijk dat het creëren van schone energie een moeilijke taak kan zijn die, in sommige scenario’s, het voordeel van het gebruik ervan sterk vermindert. Systemen zoals zonnepanelen en windparken kunnen veel kosten om te installeren, te monitoren en te onderhouden. Bovendien vereisen ze veel ruimte en vertrouwen vaak op oudere productiemethoden die niet groen zijn. Dit onderzoek streeft ernaar dit paradigma te transformeren, waarbij de productiemethoden en strategieën in lijn blijven met het algehele doel van het bereiken van schone energie.

Plasticafval

De hoeveelheid plasticafval heeft wereldwijd historische proporties bereikt. Al in 2024 voorspellen analisten 220 miljoen ton plasticafval te produceren. Jammer genoeg zal slechts ongeveer 10 % van dit afval ooit een recyclingfabriek bereiken. Het resterende 90 % van het afval ligt dus in stortplaatsen, waterwegen en op stadsstraten.

Kan erger worden

Volgens milieuactivisten en onderzoekers zal het plasticafvaldilemma de komende jaren alleen maar erger worden. Ten eerste biedt elk jaar een verbeterde productiecapaciteit, wat leidt tot meer gebruik en meer afval.

Gevaren van plastic nemen toe

Na verloop van tijd breekt plastic af tot schadelijke bijproducten die kunnen leiden tot gezondheidsproblemen zoals kanker en antibioticaresistentie, naast de voor de hand liggende milieueffecten. Kleine plasticverontreinigingen zijn aangetroffen in de voedselketen.

Opmerkelijk is dat een groot deel van dit plasticafval polystyreen bevat, het product waarop ingenieurs zich richtten voor hun koolstofrecyclingsstrategie die hen naar de zonne-energie waterstofproductiestrategie leidde.

Koolstofrecycling streeft naar vermindering van afval

Er zijn momenteel veel verschillende recyclingmethoden beschikbaar om afval te verminderen. Een van de meest gevierde en effectieve is koolstofrecycling. Deze strategie draait om het afbreken van afval en het gebruiken ervan om nieuwe materialen te creëren die vervolgens in andere productieprocessen kunnen worden gebruikt.

Het doel van koolstofrecycling is om op een dag afval te elimineren door nutteloos plasticafval om te vormen en nieuw leven te geven in de vorm van vroegstadium industrieel materiaal. Hier zijn de meest voorkomende soorten koolstofrecycling die vandaag de dag worden gebruikt.

Elektrochemische afbraak

Elektrochemische afbraak maakt gebruik van een mengsel van bepaalde chemicaliën en variërende elektrische ladingen om nieuwe chemische bindingen binnen het plasticafval te scheiden en te creëren. Deze methode vereist veel elektriciteit om de chemische bindingen succesvol af te breken en kleinere, nuttigere moleculen achter te laten.

Biologische afbraak

Biologische afbraak is een andere vorm van koolstofrecycling die de afgelopen jaren aan populariteit heeft gewonnen. Deze methode maakt gebruik van levende organismen zoals schimmels en bacteriën. Deze micro-organismen voeden zich op plasticafval op moleculair niveau, waardoor koolstof- en zuurstofmoleculen vrijkomen.

Deze benadering heeft het voordeel dat er geen enorme hoeveelheden elektriciteit of gevaarlijke chemicaliën nodig zijn. Het kan echter traag zijn, en er is geen manier om precies te bepalen hoe lang het afbraakproces zal duren, aangezien omgevingscondities en andere factoren de prestaties van de micro-organismen kunnen beïnvloeden.

Thermische ontleding

Thermische ontleding maakt gebruik van warmte om de moleculaire bindingen te breken en koolstofmoleculen vrij te maken via een proces dat pyrolyse wordt genoemd. Deze methode genereert warmte, stoom en elektriciteit, die kunnen worden gebruikt om productie-eisen te compenseren. Thermische ontleding levert lage emissies, vermindert luchtverontreiniging en kan bio-olie, koolstofvezels en vele andere waardevolle producten produceren.

Waterstof uit zonnepanelen studie

Deze maand publiceerde een team van ingenieurs van het Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen een studie¹ in het tijdschrift Angewandte Chemie, waarin een nieuw elektrochemisch proces wordt beschreven dat minimale energie vereist en geen schadelijke bijproducten produceert.

Bron – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

De methode berust op een proces dat bekend staat als ijzer-electrocatalyse, dat de materialen stimuleert en helpt bij de afbraak. De studie onderzoekt specifiek het gebruik van een electrocatalytische methode om een efficiëntere afbraak van polystyreen te bieden. De ingenieurs hebben met succes aangetoond dat het omzetten van plasticafval in industrieel materiaal zoals monomere benzoïlproducten mogelijk is, waarbij waterstof als bijproduct wordt gecreëerd.

Test

De tests begonnen met ingenieurs die probeerden plasticafval op gram schaal om te zetten. Concreet ontwikkelde het team een ijzerporfyrinecomplex dat kon schakelen tussen verschillende oxidatiestappen, waardoor het afbraakproces van polystyreen werd verbeterd.

Resultaten

De tests bewezen dat de onderzoekers met deze methode succesvol waterstof konden produceren, naast een reeks andere nuttige industriële materialen, zoals benzoëzuur, dat in veel conserveermiddelen voorkomt, en benzaldehyde. Opmerkelijk is dat ze niet van plan waren waterstof te produceren, maar eerder de efficiëntie van hun laag-energetische koolstofrecyclingsmethode wilden aantonen.

Voordelen

Dit onderzoek biedt tal van verschillende voordelen voor de markt. Ten eerste is het proces volledig op ijzer gebaseerd. IJzer is niet zeldzaam en komt overal ter wereld voor. Dit gemakkelijk verkrijgbare ingrediënt is eenvoudig te bemachtigen, goedkoop en in massale hoeveelheden beschikbaar.

Betaalbaar

Het belangrijkste voordeel van deze waterstofproductiemethode is dat het het elektriciteitsverbruik van andere koolstofvangstmethoden vermindert. Het is goedkoper om ijzer te bestellen en te gebruiken dan de andere koolstofrecyclingsmethoden.

Ijzer is niet-toxisch

Een ander groot voordeel van het gebruik van ijzer is dat het niet-toxisch is. Het komt van nature voor en schaadt het milieu niet. Hierdoor past het gebruik ervan binnen het algemene doel om de omgeving te reinigen en de kosten voor iedereen te verlagen.

Efficiënt

Een ander groot voordeel van dit product is dat het weinig energie vereist om te voltooien. Hierdoor kan het op gewone zonnepanelen draaien. Deze strategie creëert een gesloten kringloop voor de productie- en gebruikscyclus van het product, waardoor de kosten verder dalen en de prestaties verbeteren.

Het integreren van zonnepanelen in deze vergelijking wordt door velen gezien als de volgende stap in het creëren van een efficiëntere methode die wereldwijd kan worden toegepast. Opmerkelijk is dat hoogrenderende zonnepanelen en andere recente ontwikkelingen deze aanpak in de komende weken verder kunnen verbeteren.

Schaalbaarheid

Een ander groot pluspunt van het nieuwe elektrochemische ijzerproces is dat het snel kan opschalen tot industrieel niveau. De technologie is eenvoudig te integreren en klaar voor implementatie. De belangstelling voor deze groene waterstofproductiemethode is al gewekt.

Onderzoekers

De koolstofrecyclingsstudie werd geleid door Lutz Ackermann van het Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen. Het team werkte samen met anderen om een volledig begrip te krijgen van waarom en hoe deze unieke vorm van chemische recycling een groenere toekomst kan creëren.

Bedrijven die kunnen profiteren van de zonne-energie waterstofstudie

Wanneer u de markt onderzoekt, ziet u gemakkelijk enkele bedrijven die deze ontwikkeling kunnen benutten om hun winst te verbeteren. Bedrijven in de koolstofrecyclingsector zullen zeker aandacht besteden aan de toegevoegde efficiëntie om hun resultaten te verbeteren. Hier is één bedrijf dat goed gepositioneerd is om winst te behalen nu deze technologie publiek beschikbaar wordt.

Chart Industries GTLS

Het in Wisconsin gevestigde Chart Industries betrad de markt in 1985. Charles en Arthur Holmes richtten het bedrijf op om producten en ondersteuning te bieden aan energie- en gasleveranciers. Het bedrijf was oorspronkelijk gespecialiseerd in cryogene apparatuur voordat het zich uitbreidde naar koolstofrecycling via de overname van Earthly Lans.

Earthly Lans hielp Chart Industries om Cryogenic Carbon Capture (CCC)-technologie in hun productieproces te introduceren. Dit unieke systeem vermindert vervuiling via een eigen koolstofrecyclingsproces. Daarom wordt het door velen gezien als een van de beste milieuvriendelijke opties voor wie koolstofvervuiling op industriële schaal wil verminderen.

Chart Industries heeft dit jaar enkele ups en downs gekend, maar wordt nog steeds door de meeste analisten beschouwd als een sterke ‘hold‘. Het bedrijf heeft meerdere grootschalige overnames veiliggesteld. Daarnaast heeft het fabrieken geopend in Azië, India, Australië, Europa en Zuid-Amerika.

Chart Industries zou deze goedkope recyclingmethode kunnen integreren om afval te verminderen en hun winst te verbeteren. De vraag naar GTLS-aandelen zou de komende weken en maanden kunnen toenemen dankzij deze ontwikkelingen en de nieuwe producten en diensten van het bedrijf. Momenteel heeft GTLS een marktkapitalisatie van $7,09 miljard met een YTD-rendement van 21,48 %.

Zonne-energie waterstof – Toekomst

Het creëren van waterstof en andere waardevolle industriële verbindingen met behulp van zonnepanelen is een keerpunt. Deze technologieën kunnen samenwerken om groene productie te verbeteren. Voorlopig, terwijl deze technologieën nog hun weg naar het publiek vinden, is de beste optie om uw afval verantwoord te beheren en te verminderen.

Lees meer over andere coole energieprojecten.

Studieverwijzing:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Anodische commodity polymer recycling: De fusie van ijzer-electrocatalyse met schaalbare waterstofontwikkelingsreactie. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}