Oamenii de știință dezvoltă o nouă modalitate de a aborda două probleme globale majore deodată: poluarea cu plastic și cererea de energie curată. Folosind lumina soarelui, ei găsesc modalități de a transforma deșeurile de plastic în combustibili utili.

Un studiu recent condus de doctorandul Xiao Lu de la Universitatea Adelaide examinează modul în care sistemele alimentate cu energie solară pot converti deșeurile de plastic în hidrogen, syngaz și alte substanțe chimice industriale. Această abordare ar putea ajuta la crearea unei economii mai durabile și circulare, oferind o nouă valoare materialelor care sunt de obicei aruncate.

Peste 460 de milioane de tone de plastic sunt produse anual la nivel mondial, iar cantități mari ajung să polueze pământul și oceanele. În același timp, nevoia de a renunța la combustibilii fosili a intensificat căutarea de alternative energetice mai curate.

Cercetarea, publicată în Chem Catalysis, arată că materialele plastice, bogate în carbon și hidrogen, pot fi tratate ca o resursă, nu doar ca deșeu.

„Plasticul este adesea văzut ca o problemă majoră de mediu, dar reprezintă și o oportunitate semnificativă”, a spus dna Lu. „Dacă putem converti eficient deșeurile de plastic în combustibili curați folosind lumina soarelui, putem aborda simultan provocările legate de poluare și energie.”

Metoda, numită fotoreformare solară, se bazează pe materiale sensibile la lumină cunoscute sub numele de fotocatalizatori. Aceste materiale folosesc lumina soarelui pentru a descompune materialele plastice la temperaturi relativ scăzute.

Prin acest proces, materialele plastice pot fi transformate în hidrogen, un combustibil curat care nu produce emisii la punctul de utilizare, împreună cu alte substanțe chimice industriale valoroase.

Comparativ cu divizarea tradițională a apei pentru producerea de hidrogen, această abordare poate fi mai eficientă din punct de vedere energetic. Materialele plastice sunt mai ușor de oxidat, ceea ce face ca reacțiile să necesite mai puțină energie și crește potențialul de utilizare la scară largă.

Potrivit autorului principal, profesorul Xiaoguang Duan de la Școala de Inginerie Chimică a Universității Adelaide, experimentele recente au dat rezultate puternice.

Cercetătorii au raportat niveluri ridicate de producție de hidrogen, precum și crearea de acid acetic și chiar hidrocarburi din gama motorinei. Unele sisteme au funcționat continuu mai mult de 100 de ore, demonstrând o stabilitate și performanță îmbunătățite.

În ciuda acestui progres, mai multe obstacole trebuie abordate înainte ca tehnologia să poată fi adoptată pe scară largă.

„Un obstacol major este complexitatea deșeurilor de plastic în sine”, a spus prof. Duan. „Diferite tipuri de plastic se comportă diferit în timpul conversiei, iar aditivii precum coloranții și stabilizatorii pot interfera cu procesul. Sortarea și pretratarea eficiente sunt, prin urmare, esențiale pentru a maximiza performanța și calitatea produsului.”

O altă problemă cheie implică fotocatalizatorii înșiși. Aceste materiale trebuie să fie foarte selective și durabile, capabile să funcționeze în condiții chimice solicitante fără a-și pierde eficacitatea. Versiunile actuale se pot degrada în timp, ceea ce limitează fiabilitatea lor pe termen lung.

„Există încă un decalaj între succesul de laborator și aplicarea în lumea reală”, a spus prof. Duan. „Avem nevoie de catalizatori mai robusti și de modele de sistem mai bune pentru a ne asigura că tehnologia este atât eficientă, cât și viabilă economic la scară.”

Separarea produselor finale este, de asemenea, o provocare. Reacțiile produc adesea un amestec de gaze și lichide, care trebuie separate prin procese consumatoare de energie. Acest lucru poate reduce beneficiile generale de mediu.

Pentru a depăși aceste probleme, cercetătorii subliniază necesitatea unei strategii mai integrate. Aceasta include îmbunătățiri în proiectarea catalizatorilor, ingineria reactoarelor și optimizarea generală a sistemului. Noi idei explorate includ reactoare cu flux continuu, sisteme care combină energia solară cu cea termică sau electrică și instrumente avansate de monitorizare pentru a îmbunătăți eficiența.

Privind în perspectivă, echipa a conturat pași pentru extinderea tehnologiei. Obiectivele lor includ creșterea eficienței energetice și permiterea funcționării industriale continue în următoarele decenii.

„Acesta este un domeniu interesant și în evoluție rapidă”