Marie Rousseau
L’hydrogène est considéré comme une substitute prometteuse aux combustibles fossiles, mais les méthodes utilisées pour le produire génèrent trop de dioxyde de carbone ou sont trop coûteuses. Des chercheurs de l’Université Rice ont trouvé un moyen de récupérer l’hydrogène des déchets plastiques en utilisant une méthode à faibles émissions qui pourrait être furthermore que rentabilisée.
“Dans ce travail, nous avons converti les déchets plastiques – y compris les déchets plastiques mélangés qui n’ont pas besoin d’être triés par form ou lavés – en hydrogène gazeux à haut rendement et en graphène de grande valeur”, a déclaré Kevin Wyss, ancien élève du doctorat de Rice. et auteur principal d’une étude publiée dans Innovative Supplies. “Si le graphène produit est vendu à seulement 5 % de sa valeur marchande actuelle — une réduction de 95 % ! — de l’hydrogène propre pourrait être produit gratuitement.”
En comparaison, l’hydrogène « vert » – produit à partir de resources d’énergie renouvelables pour diviser l’eau en deux éléments – coûte approximativement 5 bucks pour un peu plus de deux livres. Bien que moins cher, la plupart des près de 100 hundreds of thousands de tonnes d’hydrogène utilisées dans le monde en 2022 provenaient de combustibles fossiles, leur output générant approximativement 12 tonnes de dioxyde de carbone par tonne d’hydrogène.
“La principale forme d’hydrogène utilisée aujourd’hui est l’hydrogène” gris “, qui est produit par reformage de vapeur-méthane, une méthode qui génère beaucoup de dioxyde de carbone”, a déclaré James Tour, professeur de chimie TT et WF Chao de Rice et professeur de matériaux. science et nano-ingénierie. “La demande en hydrogène va probablement monter en flèche au cours des prochaines décennies, nous ne pouvons donc pas continuer à la faire de la même manière que nous l’avons fait jusqu’à présent si nous voulons sérieusement atteindre zéro émission nette d’ici 2050.”
Les chercheurs ont exposé des échantillons de déchets plastiques à un chauffage rapide par Joule pendant approximativement quatre secondes, portant leur température à 3 100 degrés Kelvin. Le processus vaporise l’hydrogène présent dans les plastiques, laissant derrière lui du graphène, un matériau extrêmement léger et strong composé d’une seule couche d’atomes de carbone.
“Lorsque nous avons découvert pour la première fois le chauffage Flash Joule et l’avons appliqué pour recycler les déchets plastiques en graphène, nous avons observé que de nombreux gaz volatils étaient produits et sortaient du réacteur”, a déclaré Wyss. “Nous nous demandions de quoi il s’agissait, soupçonnant un mélange de petits hydrocarbures et d’hydrogène, mais nous manquions d’instruments pour étudier leur composition exacte.”
Grâce au financement du Corps des ingénieurs de l’armée américaine, le laboratoire Tour a acquis l’équipement nécessaire pour caractériser le contenu vaporisé.
“Nous savons que le polyéthylène, par exemple, est composé de 86 % de carbone et de 14 % d’hydrogène, et nous avons démontré que nous sommes capables de récupérer jusqu’à 68 % de cet hydrogène atomique sous forme de gaz avec une pureté de 94 %”, a déclaré Wyss. “Développer les méthodes et l’expertise pour caractériser et quantifier tous les gaz, y compris l’hydrogène, produits par cette méthode a été pour moi un processus difficile mais enrichissant.
“Je suis heureux que les techniques que j’ai apprises et utilisées dans ce travail – en particulier l’analyse du cycle de vie et la chromatographie en period gazeuse – puissent être appliquées à d’autres projets de notre groupe. J’espère que ce travail permettra la generation d’hydrogène propre à partir de déchets. plastiques, résolvant éventuellement des problèmes environnementaux majeurs comme la pollution plastique et la creation d’hydrogène à forte intensité de gaz à effet de serre par reformage du méthane à la vapeur.
La recherche a été soutenue par le Centre de recherche et de développement des ingénieurs de l’armée américaine (W912HZ-21-2-0050), le Bureau de la recherche scientifique de l’Armée de l’Air (FA9550-22-1-0526), la National Science Basis et le Bureau de la Marine. Recherche (N00014-22-1-2788).
