Kaliforniya Universiteti, Los-Anceles tərəfindən

Swati Mestri tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Heterojen plastik tullantıları biokütləyə bənzər hidrogen mənbəyinə çevirən və karbon qazı tullantıları olmadan hidrogen istehsalına imkan verən istilik emalı prosesinin illüstrasiyası. Müəllif: Younghee Lee/CUBE3D Graphic

Plastik müasir həyatın hər yerdə mövcud olan bir hissəsinə çevrilib – su butulkalarında, alış-veriş çantalarında və avtomobil panellərində. Lakin bir dəfə atıldıqdan sonra, o, Yer kürəsində təkrar emal üçün ən çətin materiallardan biridir. Əksər təkrar emal prosesləri plastiklərin əvvəlcə növünə görə çeşidlənməsini tələb edir ki, bu da həm əmək tələb edən, həm də baha başa gələn bir addımdır. Nəticədə, atılan plastiklərin yalnız 9%-i əslində təkrar emal olunur, 79%-i isə zibilxanalara atılır və daha 12%-i yandırılır və bu da prosesdə karbon qazının ayrılmasına səbəb olur.

İndi UCLA Samueli Mühəndislik Məktəbi və Cənubi Koreyadakı Ewha Womans Universitetinin tədqiqatçılarının birgə rəhbərlik etdiyi bir qrup, ən çox yayılmış üç plastikin qarışığını ənənəvi qazlaşdırmadan çox aşağı temperaturda birbaşa yüksək təmizlikli hidrogen yanacağına çevirən yeni bir kimyəvi yanaşma nümayiş etdirdi. Bu proses karbon qazını atmosferə istixana qazı buraxmadan bərk mineral kimi saxlayır.

Milli Elmlər Akademiyasının Proceedings jurnalında dərc olunmuş tədqiqat göstərir ki, qələvi termik emal (ATT) — natrium hidroksidin hidrogen istehsalını sürətləndirmək üçün istilik altında üzvi materialla reaksiyaya girdiyi bir proses — tək bir reaktorda qarışıq polietilen tereftalat (PET), polietilen (PE) və polipropilen (PP) tullantılarını səmərəli şəkildə emal edə bilər və plastik növlərinin çeşidlənməsini tələb etmədən 90%-dən çox təmizliyə malik hidrogen qazı əldə edə bilər.

“Biz eyni anda iki təcili qlobal problemi həll edirik”, – deyə həmmüəllif, UCLA-nın Ronald və Valeri Şuqar dekanı və kimya və biomolekulyar mühəndislik professoru Ah-Hyung “Alissa” Park bildirib. “Plastik tullantılar həyəcan verici sürətlə toplanır və təmiz hidrogen enerjinin dekarbonlaşdırılması üçün vacibdir. Bu texnologiya hər iki problemi yaradıcı və miqyaslı şəkildə həll edir.”

ATT prosesi, əvvəlcə Park və tədqiqatın həmmüəllifi, Ewha Womans Universitetinin kimya mühəndisliyi və materialşünaslıq professoru Woo-Jae Kim tərəfindən hazırlanmış bir metoddan dəniz yosunu kimi biokütləni hidrogen qazına çevirməyin karbon-neytral metodu kimi uyğunlaşdırılmışdır . Laboratoriya təcrübələrində komanda PET, PE və PP-ni yüksək təmizlikli hidrogenə çevirmək üçün modifikasiya edilmiş ATT prosesindən istifadə etmişdir. Bu yanaşma, ənənəvi buxar qazlaşdırmasından 300-400 dərəcə Selsi aşağı temperaturda işləyərkən PET-dən xeyli çox hidrogen əldə etmişdir.

PET-dən fərqli olaraq, polietilen və polipropilen əvvəlcə hidrogen qazı istehsal etməkdə daha az təsirli idilər, çünki onlar tamamilə karbon-hidrogen bağlarından ibarətdir və qələvi şəraitdə kimyəvi cəhətdən inertdirlər. Onları aktivləşdirmək üçün tədqiqatçılar əsas reaksiyadan əvvəl plastiklərin qısa müddətə havada mülayim istiliyə məruz qaldığı termal oksidləşmə əvvəlcədən emalı hazırladılar. Bu addım oksigen tərkibli funksional qrupları polimer zəncirlərinə daxil edir və qələvi emalın işləyə biləcəyi reaktiv sahələr yaradır.

Aktivləşdirildikdən sonra hər üç plastik səmərəli şəkildə parçalanır. Reaksiya zamanı ayrılan karbon natrium hidroksid reaktivi tərəfindən tutulur və atmosfer karbon qazı kimi çıxmaq əvəzinə, bərk natrium karbonata çevrilir. Reaksiya sonrası təhlil göstərdi ki, orijinal plastik karbonun 75%-dən çoxu ya sabit karbonat, ya da maye üzvi qalıqlar kimi qalır. 13%-dən az hissəsi qaz şəklində görünür və reaksiya zamanı birbaşa atmosfer karbonunun buraxılması əhəmiyyətsizdir. Natrium karbonat öz növbəsində sadə bir bərpa prosesi ilə kalsium karbonata çevrilə bilər və ənənəvi olaraq karbon intensivliyi yüksək olan sənaye sahələrində geniş istifadə olunan mineralda karbonu daimi olaraq fiksasiya edə bilər.

Plastik tullantıların hidrogenə çevrilməsi üçün əvvəlki aşağı temperaturlu yanaşmalar, məsələn, günəş enerjisi ilə işləyən fotoreforminq və elektrokimyəvi çevrilmə, yalnız PET kimi oksigen tərkibli plastiklərdə işləyir və tullantı axınında ən çox yayılmış iki plastik olan polietilen və polipropileni əlçatmaz qoyur. Yüksək temperaturlu qazlaşdırma çeşidlənməmiş qarışıq plastikləri emal edə bilər, lakin əhəmiyyətli miqdarda karbon qazı buraxır. ATT, komandanın metodunun hər üç məhdudiyyəti bir anda həll etmək üçün ilk tətbiqidir.

Kim bildirib ki, “Kommersiyalaşdırmaya əsas maneələr olan çeşidləmə xərclərini və proses mürəkkəbliyini azaltmaqla, bu texnologiya həm hidrogen iqtisadiyyatını, həm də dairəvi iqtisadiyyatı dəstəkləyən yeni nəsil əsas texnologiyaya çevrilmək potensialına malikdir”.

Tədqiqatçılar prosesi optimallaşdırmaq və miqyasda tətbiq olunmazdan əvvəl iqtisadi cəhətdən səmərəliliyini qiymətləndirmək üçün əlavə işlərin görülməsinin vacibliyini bildirirlər.

Nəşr detalları

Jieun Park və digərləri, Qarışıq plastik tullantılardan qələvi termik emal və daxili karbon saxlama yolu ilə selektiv və birbaşa hidrogen istehsalı, Milli Elmlər Akademiyasının materialları (2026). DOI: 10.1073/pnas.2537552123

Jurnal məlumatları: Milli Elmlər Akademiyasının materialları 

Kaliforniya Universiteti, Los-Anceles tərəfindən təmin edilir