إنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية.. تقنية أميركية منخفضة الانبعاثات
نوار صبح
توصّل باحثون في مختبر "تور" بجامعة رايس الأميركية إلى طريقة لإنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية باستعمال تقنية منخفضة الانبعاثات.
وبحسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة، فقد عرّض الباحثون عينات هذه النفايات لتسخين كهربائي سريع لمدة 4 ثوان تقريبًا، ما رفع درجة حرارتها إلى 3100 درجة كلفن (2826.85 درجة مئوية).
وتتلخص هذه العملية بتبخير الهيدروجين الموجود في البلاستيك، منتجة الغرافين، وهي مادة خفيفة للغاية ومتينة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون، ما ترتَّب عليه إنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية، حسبما نشره موقع إتش 2-فيو (h2-view).
تغطية التكاليف ذاتيًا
على الرغم من أن بعضهم ينظر إلى الهيدروجين بوصفه بديلًا واعدًا للوقود الأحفوري، فإن الطرق المستعملة لتصنيعه إمّا تولّد الكثير من ثاني أكسيد الكربون أو تكون باهظة الثمن، وفقًا لما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.
وقال خريج الدكتوراه في جامعة رايس المشرف الرئيس على الدراسة، كيفن ويس: "في هذا العمل، قمنا بإنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية، بما في ذلك تلك المختلطة التي لا يلزم فرزها أو غسلها حسب النوع، إذ حولناها إلى غاز هيدروجين عالي الإنتاجية وغرافين عالي القيمة".
وأوضح كيفن ويس أنه "إذا بيع الغرافين المنتَج بنسبة 5% فقط من القيمة السوقية الحالية -أي خصم بنسبة 95% على البيع- فيمكن إنتاج الهيدروجين النظيف مجانًا"، وبالمقارنة، فإن الهيدروجين "الأخضر" - الذي يُنتَج باستعمال مصادر الطاقة المتجددة لتقسيم الماء إلى عنصرَين مكونين له - يكلّف نحو 5 دولارات.
ورغم أنه أرخص ثمنًا، فإن معظم ما يقرب من 100 مليون طن من الهيدروجين المستعمل عالميًا في عام 2022 كان مشتقًا من الوقود الأحفوري، إذ يولّد إنتاجه ما يقرب من 12 طنًا من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الهيدروجين.
ويقول أستاذ الكيمياء في جامعة رايس، جيمس تور: "إن الشكل الرئيس للهيدروجين المستعمل اليوم هو الهيدروجين "الرمادي"، الذي يُنتَج من خلال إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار، وهي طريقة تولّد الكثير من ثاني أكسيد الكربون،" حسبما نشره موقع جامعة رايس (rice.edu).
وأضاف: "من المرجح أن يرتفع الطلب على الهيدروجين بشكل كبير في العقود القليلة المقبلة، لذلك لا يمكننا الاستمرار في إنتاجه بنفس الطريقة التي اتّبعناها حتى الآن إذا كنا جادّين في الوصول إلى الحياد الكربوني بحلول عام 2050".
وأضاف ويس: "عندما اكتشفنا التسخين الكهربائي السريع لأول مرة وطبّقناه لإعادة تدوير النفايات البلاستيكية إلى غرافين، لاحظنا إنتاج الكثير من الغازات المتطايرة وانطلاقها خارج المفاعل.. لقد تساءلنا عن ماهيتها، واشتبهنا في أنها مزيج من الهيدروكربونات الصغيرة والهيدروجين، لكننا افتقرنا للأجهزة اللازمة لدراسة تركيبها الدقيق".
توصيف المحتويات المتبخرة
باستعمال التمويل من فيلق المهندسين بالجيش الأميركي، حصل مختبر "تور" في جامعة رايس الأميركية على المعدّات اللازمة لتوصيف المحتويات المتبخرة، قبل التمكن من إنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية.
وقال خريج الدكتوراه في جامعة رايس المشرف الرئيس على الدراسة، كيفن ويس: "نحن نعلم أن البولي إيثيلين، على سبيل المثال، يتكون من 86% كربون و14% هيدروجين، وأثبتنا أننا قادرون على استعادة ما يصل إلى 68% من هذا الهيدروجين الذري بصفته غازًا بنقاء 94%".
وأوضح "أن تطوير الأساليب والخبرات لتوصيف وقياس جميع الغازات، بما في ذلك الهيدروجين، التي تنتجها هذه الطريقة، كانت عملية صعبة، ولكنها مجزية بالنسبة لي".
وأضاف: "أنا سعيد لأن التقنيات التي تعلّمتها واستعملتها في هذا العمل -على وجه التحديد تقييم دورة الحياة واللوني للغاز- يمكن تطبيقها على مشروعات أخرى في مجموعتنا".
وختم قائلًا: "آمل أن يسمح هذا العمل بإنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية في صورته النظيفة، ربما يحلّ المشكلات البيئية الكبرى مثل التلوث البلاستيكي وإنتاج غازات الدفيئة المكثفة للهيدروجين عن طريق إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار".
موضوعات متعلقة..
- أول محطة لإنتاج الهيدروجين من النفايات في الشرق الأوسط تحتضنها الإمارات
- مشروع لإنتاج الهيدروجين من النفايات العضوية.. الأول من نوعه
- إنتاج الهيدروجين الأخضر في مصر.. أول مشروع من النفايات (إنفوغرافيك)
اقرأ أيضًا..
- بريطانيا تريد استيراد الكهرباء من مصر رغم انقطاعها
- المغرب يتحول إلى مركز عالمي لمواد بطاريات السيارات الكهربائية
- قيادة تيسلا الكهربائية أرخص 14 مرة من وقود الهيدروجين في كاليفورنيا
