Как превратить пластиковый мусор в водород и графен: новый метод американских ученых
В настоящее время пластиковые отходы являются одной из самых серьезных экологических проблем, которая угрожает здоровью людей и окружающей среде. По данным ООН, в мире ежегодно производится около 300 миллионов тонн пластика, из которых только 9% подлежат переработке. Остальные 91% пластика либо сжигаются, либо выбрасываются на свалки или в океаны, где они стираются на мелкие частицы, называемые микропластиком. Микропластик может накапливаться в почве, воде и организмах животных и растений, вызывая различные заболевания и нарушения работы организма.
Одним из возможных решений этой проблемы является использование пластиковых отходов в качестве источника водорода, который может служить чистым и эффективным топливом для различных целей. Водород не выделяет углерода при сгорании, а только воду, поэтому он считается экологически безопасным. Однако существующие методы производства водорода либо требуют больших затрат энергии, либо генерируют большое количество парниковых газов. Например, самый распространенный способ получения водорода заключается в реакции пара с метаном, полученным из природного газа. Однако этот процесс выделяет большое количество углекислого газа. Существуют безуглеродные способы производства водорода, но они требуют большого количества электричества и могут быть дорогостоящими.
Недавно ученые из Университета Райс (США) обнаружили новый способ получения водорода из пластиковых отходов с помощью метода, который также производит графен в качестве побочного продукта. Графен — это двумерный материал, состоящий из одноатомного слоя углерода, который обладает уникальными свойствами, такими как высокая прочность, электропроводность и теплопроводность. Графен имеет множество потенциальных применений в различных областях, таких как электроника, энергетика, биомедицина и композитные материалы. Однако производство графена также требует больших затрат энергии и ресурсов.
Метод ученых из Университета Райс заключается в том, что они подвергают пластиковые отходы быстрому нагреву с помощью электрического тока в течение около четырех секунд. Это повышает их температуру до около 3100 градусов Кельвина (2826.85°C) и испаряет водород из пластика, создавая графен. Ученые использовали полиэтилен, который часто применяется в пластиковых пакетах, и смогли получить до 68% атомного водорода в виде газа с чистотой 94%. Кроме того, они получили графен в виде слоистых стопок нанометровых листов. Ученые утверждают, что если продавать графен по его текущей рыночной цене, то он может полностью покрыть затраты на производство водорода и даже принести прибыль.
Этот метод имеет ряд преимуществ перед другими способами переработки пластика. Во-первых, он не требует сортировки или очистки пластика по типу, что упрощает процесс и снижает стоимость. Во-вторых, он не выделяет никаких токсичных или вредных веществ, таких как диоксины или фураны, которые могут образовываться при сжигании пластика. В-третьих, он позволяет использовать пластиковые отходы в качестве ценного ресурса, а не как проблему, которую нужно устранять.
Однако этот метод также имеет некоторые ограничения и недостатки. Например, он требует большой электрической мощности для нагрева пластика, что может быть опасным и сложным для масштабирования. Кроме того, не получится перерабатывать все виды пластика, а только те, которые содержат достаточное количество водорода в своем составе. Также неясно, какова эффективность и качество графена, полученного этим способом, и как он может конкурировать с другими методами производства графена.
В целом, новый способ получения водорода из пластиковых отходов является перспективным и инновационным решением для борьбы с пластиковым загрязнением и производства чистого топлива. Он также демонстрирует потенциал графена как драгоценного материала, который может быть получен из крайне дешевого источника. Однако этот метод требует дальнейшего исследования и развития, чтобы улучшить его эффективность, безопасность и экономичность.