Produksyon ng Hydrogen na Pinapagana ng Solar – Pag-convert ng Plastik sa Isang Kapaki-pakinabang na Bagay

Ang produksyon ng hydrogen na pinapagana ng solar ay naging layunin ng mga inhinyero sa loob ng mga dekada. Gayunpaman, ang gawaing ito ay napatunayang magastos at napakahirap tapusin, na nagdulot ng pagkaantala ng agham kumpara sa ibang paraan ng paggawa ng berdeng enerhiya, tulad ng mga opsyon sa solar at geothermal. Ang buwang ito ay nagmarka ng isang mahalagang pag-unlad sa pananaliksik na ito dahil isang pangkat ng mga inhinyero mula sa EU ang nagpakilala ng isang electrochemical na proseso ng pag-recycle ng plastik na nagbubuo ng hydrogen bilang malinis na byproduct. Narito ang mga dapat mong malaman.

Mahirap gumawa ng malinis na enerhiya. Sa ilang sitwasyon, malaki ang nababawas nito sa mismong pakinabang ng paggamit nito. Maaaring mahal ang pagtatayo, pagsubaybay, at pagpapanatili ng mga solar panel at wind farm. Kailangan din nila ng malaking espasyo at madalas na gumagamit ng mga lumang paraang hindi makakalikasan sa paggawa. Layunin ng pananaliksik na ito na baguhin iyon upang umayon ang proseso ng produksyon sa layunin ng malinis na enerhiya.

Basura ng Plastik

Umabot na sa makasaysayang antas ang basurang plastik sa buong mundo. Tinataya ng mga analyst na 220 milyong tonelada ang malilikha sa 2024. Sa kasamaang-palad, humigit-kumulang 10% lamang ang makararating sa pasilidad ng pagre-recycle. Ang natitirang 90% ay naiipon sa mga tambakan, daluyan ng tubig, at lansangan.

Maaaring Lumala Pa

Ayon sa mga environmentalist at mananaliksik, lalala pa ang problema sa mga susunod na taon. Taun-taon ay tumataas ang kapasidad ng produksyon, kaya dumarami rin ang paggamit at basura.

Lumalalang Panganib ng Plastik

Sa paglipas ng panahon, ang plastik ay nabubulok tungo sa mapaminsalang mga sangkap na maaaring magdulot ng kanser at resistensya sa antibiotiko, bukod sa epekto sa kapaligiran. Natagpuan na rin ang maliliit na plastik na pollutant sa kadena ng pagkain.

Malaking bahagi ng basurang ito ang polystyrene. Ito ang pinili ng mga inhinyero para sa kanilang estratehiya sa pagre-recycle ng carbon, na humantong sa pagbuo ng hydrogen gamit ang enerhiyang solar.

Ang Carbon Recycling ay Nagsusumikap na Bawasan ang Basura

Maraming paraan ng pagre-recycle ang ginagamit upang mabawasan ang basura. Isa sa mga kilala at mabisa ang pagre-recycle ng carbon: binabasag ang basura upang lumikha ng mga bagong materyal na magagamit sa ibang proseso ng pagmamanupaktura.

Layunin nitong maalis balang araw ang basura sa pamamagitan ng pagbibigay ng bagong buhay sa plastik bilang hilaw na materyal sa industriya. Narito ang mga karaniwang paraan ngayon.

Elektrokemikal na Pagkasira

Gumagamit ang elektrokemikal na pagkasira ng mga kemikal at nagbabagong kargang elektrikal upang maghiwalay at bumuo ng mga bagong ugnayang kemikal sa basurang plastik. Nangangailangan ito ng maraming kuryente upang maputol ang mga ugnayan at makabuo ng mas maliliit at kapaki-pakinabang na molekula.

Biodegradasyon

Ang biyolohikal na pagkasira ay isa pang paraang sumikat nitong mga nakaraang taon. Gumagamit ito ng mga buhay na organismo tulad ng fungi at bakterya. Kinakain nila ang plastik sa antas ng molekula, na nagpapakawala ng mga molekulang carbon at oxygen.

Hindi nito kailangan ng napakaraming kuryente o mapanganib na kemikal. Gayunman, maaaring mabagal ito. Hindi rin tiyak kung gaano katagal ang proseso dahil naaapektuhan ng kapaligiran at iba pang salik ang mikroorganismo.

Pagkasira gamit ang Init

Gumagamit naman ng init ang thermal decomposition upang putulin ang mga ugnayang molekular at palayain ang carbon sa prosesong pyrolysis. Nakalilikha ito ng init, singaw, at kuryente na magagamit sa pagmamanupaktura. Mababa ang emisyon nito, nababawasan ang polusyon sa hangin, at maaari itong gumawa ng bio-oil, carbon fiber, at iba pang mahalagang produkto.

Pag-aaral ng Hydrogen mula sa mga Solar Panel

Ngayong buwan, naglathala ang mga inhinyero ng Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry sa Göttingen ng pag-aaral¹ sa Angewandte Chemie. Inilarawan nila ang bagong elektrokemikal na prosesong nangangailangan ng kaunting enerhiya at walang mapaminsalang byproduct.

Pinagmulan – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

Gumagamit ang pamamaraan ng elektrokatalisis na nakabatay sa bakal upang pasiglahin ang materyal at tulungan ang pagkasira nito. Sinuri ng pag-aaral ang mas mahusay na pagkasira ng polystyrene. Napatunayang maaaring gawing pang-industriyang materyal ang plastik, tulad ng mga monomerikong produktong benzoyl, habang lumilikha rin ng hydrogen bilang byproduct.

Pagsubok

Sinimulan ang pagsubok sa pagbabago ng basurang plastik sa antas ng gramo. Gumawa ang pangkat ng iron porphyrin complex na maaaring umikot sa iba’t ibang antas ng oksidasyon upang mapahusay ang pagkasira ng polystyrene.

Mga Resulta

Napatunayang nakagagawa ang proseso ng hydrogen at iba pang kapaki-pakinabang na materyal, tulad ng benzoic acid na ginagamit sa mga preservative at benzaldehyde. Hindi orihinal na layunin ang hydrogen; nais lamang ipakita ng pangkat ang bisa ng pagre-recycle ng carbon na mababa ang konsumo ng enerhiya.

Mga Benepisyo

Maraming pakinabang ang pananaliksik. Ganap na nakabatay sa bakal ang proseso. Hindi bihira ang bakal at matatagpuan ito sa buong mundo, kaya madali itong makuha, mura, at sagana.

Mababang Gastos

Pangunahing bentahe ng paggawa ng hydrogen sa paraang ito ang mas mababang konsumo ng kuryente kaysa sa ibang paraan ng pagkuha ng carbon. Mas mura ring kumuha at gumamit ng bakal kaysa sa mga sangkap ng ibang paraan ng pagre-recycle.

Ang Bakal ay Hindi Nakakalason

Isa pang pakinabang ang pagiging hindi nakakalason ng bakal. Likas itong matatagpuan at hindi nakapipinsala sa kapaligiran. Kaya umaayon ito sa layuning maglinis ng kapaligiran at magpababa ng gastos.

Epektibo

Hindi rin nangangailangan ng maraming enerhiya ang proseso, kaya maaari itong patakbuhin ng karaniwang solar panel. Lumilikha ito ng saradong siklo ng produksyon at paggamit na nagpapababa pa ng gastos at nagpapahusay ng pagganap.

Itinuturing ng marami ang pagsasama ng solar panel bilang susunod na hakbang sa mas mahusay na paraang magagamit sa buong mundo. Ang mas episyenteng mga panel at iba pang pag-unlad ay maaaring lalo pang magpahusay dito sa mga susunod na linggo.

Kakayahang Palakihin

Madali ring mapalawak sa antas ng industriya ang bagong elektrokemikal na proseso. Madali itong isama sa umiiral na mga sistema at handa nang gamitin. Nakapukaw na ito ng interes bilang paraan ng paggawa ng berdeng hydrogen.

Mga Mananaliksik

Pinangunahan ni Lutz Ackermann sa Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry sa Göttingen ang pag-aaral. Nakipagtulungan siya sa iba upang maunawaan kung paano makatutulong ang natatanging kemikal na pagre-recycle sa mas luntiang kinabukasan.

Mga Kumpanyang Maaaring Makinabang mula sa Pag-aaral ng Solar Powered Hydrogen

May ilang kumpanyang maaaring gumamit ng pag-unlad na ito upang mapahusay ang kita. Tiyak na mapapansin ng mga negosyo sa pagre-recycle ng carbon ang dagdag na kahusayan. Narito ang isang kumpanyang mahusay ang posisyon upang makinabang kapag naging malawakang magagamit ang teknolohiya.

Chart Industries GTLS

Pumasok sa merkado noong 1985 ang Chart Industries na nakabase sa Wisconsin. Itinatag ito nina Charles at Arthur Holmes upang magbigay ng produkto at suporta sa mga tagapagbigay ng enerhiya at gas. Nagsimula ito sa kagamitang cryogenic bago lumawak sa pagre-recycle ng carbon sa pamamagitan ng pagkuha sa Earthly Lans.

Tinulungan ng Earthly Lans ang Chart Industries na isama ang Cryogenic Carbon Capture (CCC) sa pagmamanupaktura. Binabawasan nito ang polusyon sa pamamagitan ng sariling proseso ng pagre-recycle ng carbon. Itinuturing ito ng marami na isa sa pinakamakakalikasang opsyon para sa pagbawas ng polusyong carbon sa antas ng industriya.

Naranasan ng Chart Industries ang pagtaas at pagbaba ngayong taon, ngunit karamihan sa mga analyst ay nagbibigay pa rin ng rekomendasyong “panatilihin”. Nakagawa ito ng ilang malalaking pagbili ng kumpanya at nagbukas ng mga planta sa Asya, India, Australia, Europa, at Timog Amerika.

Maaaring gamitin ng Chart Industries ang murang paraan ng pagre-recycle upang mabawasan ang basura at mapahusay ang kita. Maaaring tumaas ang demand sa GTLS sa mga susunod na linggo at buwan dahil dito at sa mga bagong produkto at serbisyo. Sa kasalukuyan, ang halaga nito sa merkado ay $7.09 bilyon at ang pagtaas mula sa simula ng taon ay 21.48%.

Kinabukasan ng Hydrogen na Ginagawa gamit ang Enerhiyang Solar

Malaking pagbabago ang paggawa ng hydrogen at mahalagang sangkap sa industriya gamit ang solar panel. Maaaring magtulungan ang mga teknolohiyang ito upang mapahusay ang makakalikasang pagmamanupaktura. Habang hindi pa malawakang magagamit ang mga ito, mahalagang pamahalaan at bawasan nang responsable ang sariling basura.

Alamin ang iba pang kapana-panabik na proyekto sa enerhiya.

Sanggunian ng Pag-aaral:

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