Выброшенные пластиковые бутылки, полиэтиленовые пакеты и детали автомобилей, которые можно было только выбросить на свалку или сжечь, теперь можно напрямую преобразовать в чистую водородную энергию.В современном обществе утилизация пластиковых отходов всегда была острой проблемой. Поскольку существующая система переработки обычно требует точной сортировки различных типов пластика, что требует много времени, труда и затрат, только 9% мировых отходов пластмасс перерабатывается. Высокая стоимость сортировки стала основным узким местом, ограничивающим переработку пластика.
Совместная исследовательская группа из Инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Женского университета Ихва в Южной Корее недавно опубликовала революционное исследование в авторитетном академическом журнале «Труды Национальной академии наук». Они продемонстрировали новый химический процесс, который позволяет напрямую превращать три наиболее распространенных смешанных пластиковых отходов — поливиниловый спирт (ПЭТ), полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) в высокочистое водородное топливо с чистотой более 90% без предварительной сортировки.
В основе этой технологии лежит процесс щелочной термообработки (АТТ). Исследователи получили газообразный водород, нагревая гидроксид натрия для реакции с органическими веществами. По сравнению с традиционной технологией паровой газификации этот метод не только значительно снижает рабочую температуру на 300–400 градусов Цельсия, но также позволяет избежать проблем с выбросами углекислого газа. Исследователи внедрили этап предварительной обработки термическим окислением, в ходе которого пластик кратковременно нагревался на воздухе, чтобы разорвать стабильные углерод-водородные связи, что позволило последующему раствору щелочи успешно атаковать и разложить пластиковую структуру.
Стоит отметить, что в течение всего процесса реакции углерод, образующийся в результате реакции, будет со временем улавливаться гидроксидом натрия и превращаться в твердый карбонат натрия, который в конечном итоге может быть дополнительно преобразован в карбонат кальция для достижения постоянного связывания углерода. Анализ показывает, что более 75% углерода в сырых пластиках стабильно удерживается в карбонатах или жидких органических остатках, менее 13% переходит в газообразное состояние, а углерод практически не выбрасывается непосредственно в атмосферу в виде углекислого газа.
Предыдущие технологии с низким фотокаталитическим или электрохимическим переносом водорода обычно подходят только для ПЭТ-пластиков, содержащих кислородные элементы, и не могут эффективно обрабатывать пластики ПЭ и ПП, на долю которых приходится очень высокая доля, в то время как технологии с высокой газификацией будут производить большое количество парниковых газов. Этот результат исследования является первым, который одновременно решает три основные проблемы: «отсутствие сортировки», «низкое энергопотребление» и «связывание углерода и сокращение выбросов» в одном реакторе. Хотя эта технология все еще нуждается в дальнейшей оптимизации производительности и оценке экономической целесообразности перед крупномасштабным коммерческим применением, она открывает новый путь с творческим потенциалом и потенциалом расширения для решения проблемы глобального загрязнения пластиком и продвижения экологически чистой водородной экономики.