Пластмасата е навсякъде. Всяка година в околната среда постъпват десетки милиони тонове пластмаса. Тя се натрупва в човешкия организъм и може да бъде свързана със сърдечно-съдови заболявания и неврологични състояния като деменция. Тя дори замърсява дъждовната вода. Въпреки тези сериозни опасения, пластмасата не изчезва. Очаква се пластмасовите отпадъци да се утроят до 2060 година, ако не настъпят значителни промени в политиката. Едно ново решение би могло да разреши два проблема, като превръща ненужната пластмаса в ценен зелен водород.
Изследователи от Кеймбридж са разработили система, захранвана със слънчева енергия, която приема бутилки от полиетилен терефталат (PET) – често използвани за бутилки за вода и произвежда водород и други полезни химикали. Първо, пластмасата се смила на миниатюрни частици, смесва се с калиев хидроксид и се нагрява при 80 градуса по Целзий в продължение на три дни. Това разгражда PET, като освобождава етиленгликол – един от основните градивни елементи на PET. След това изследователите отфилтрират останалия PET и подават течния разтвор в реактора със соларни панели.
Тези соларни панели не генерират електроенергия. Те предизвикват химична реакция, наречена фотореформиране. Фотокаталитично покритие абсорбира слънчевата светлина и я използва за производството на водород. Изследователите първо тестваха малки панели, след което построиха външен реактор с площ 1,1 квадратни метра, съставен от четири по-големи панела. Последващ тест с PET показа, че същият основен процес може да произвежда водород в по-голям мащаб.
Проблемът с водорода, който този пробив би могъл да реши
В момента има голямо търсене на водород. Той се използва за рафиниране на нефт и за производство на стомана, метанол и амоняк. Въпреки това само около 1% от световното производство е водород с ниски емисии. По-голямата част се произвежда на базата на изкопаеми горива, включително в САЩ, където почти целият водород се получава чрез разлагане на природен газ, при което в атмосферата се отделя огромно количество въглероден диоксид. Възможността да се произвежда зелен водород без емисии би намалила значително въглеродния отпечатък, създаден от търсенето му.
Лидерите в индустрията виждат ползата от преминаването към водород, ако той стане икономически жизнеспособен. Проблемът е, че зеленият водород е труден за производство, поради което учените работят усилено, за да го направят по-практичен. Един от подходите е електролизата на водата. При нея се използва електричество, за да се раздели водата на водород и кислород. Екипът от Кеймбридж посочва, че разлагането на водата отнема много енергия, а част от реакцията протича бавно. Разграждането на пластмаса е друг вариант, при който обикновено се използва топлина за отделяне на водород. Екипът посочва, че това изисква много енергия и може да е трудно да се контролира какво се получава.
За да намалят разходите и да подобрят стабилността, изследователите твърдят, че ще трябва да намерят начин да улавят повече слънчева светлина, да абсорбират повече видима светлина и да удължат експлоатационния срок на фотокатализаторите. Те знаят, че химичният процес работи, но искат да видят как това се случва в по-голям мащаб. Има и още една възможност, която би могла да бъде проучена: соларен панел, който произвежда електроенергия, докато превръща пластмасата във водород. Тестваното устройство абсорбира само ултравиолетова светлина, което би позволило останалата част от спектъра да се използва за генериране на електроенергия. Изследователите все още не са заявили дали ще проучват активно тази възможност.