إنتاج هيدروجين نظيف بالمجّان عبر تحويل النفايات البلاستيكية

استطاعت تجارب جرت مؤخرا من تحويل النفايات البلاستيكية إلى غرافين عالي القيمة مما يوفّر طريقة جديدة لإنتاج الهيدروجين.

وتقول هالي زاريمبا الكاتبة الصحافية المتخصصة في شؤون النفط إن هذا يمكن أن يُحدث تحولا في الصناعات الناشئة، ويغير على نطاق واسع مسارات إزالة الكربون المتوقعة إيجابيا.

وقد يكون هذا الإنجاز مربحا للبيئة، حيث يشمل إعادة تدوير النفايات البلاستيكية التي يعاني العالم من حوالي 6.3 مليار طن منها، ويوفر في المقابل غاز الهيدروجين عالي الإنتاجية الذي يمكن اعتماده وقودا نظيفا، إضافة إلى إنتاج الغرافين المربح اقتصاديا.

وكانت عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر المكلفة (مقارنة بالوقود الأحفوري القابل للاحتراق) عائقا رئيسيا أمام نقل هذه العملية إلى مستوى تجاري، في حين يُعتمد الهيدروجين بالفعل في التطبيقات الصناعية، إلا أن جله هو الهيدروجين الرمادي، أو الهيدروجين المنتج من الوقود الأحفوري بما في ذلك الفحم والغاز. ويتأتى الهيدروجين الأخضر من الطاقات النظيفة، ولا يمثل سوى شريحة صغيرة من سوق الهيدروجين الحالي.

ولكن إذا أمكن الحصول على الهيدروجين الأخضر كمنتج ثانوي لإنتاج الغرافين، فإن تكاليف تصنيع هذا الوقود النظيف ستسدد نفسها وستتمكن الصناعة من تحقيق أرباح كبيرة. وقال كيفن ويس، الذي قاد البحث الرائد في جامعة رايس، في بيان صحفي “نجحنا في تحويل نفايات البلاستيك، بما في ذلك نفايات البلاستيك المختلطة التي لا يلزم فرزها حسب النوع أو غسلها، إلى غاز هيدروجين عالي الإنتاجية وغرافين عالي القيمة.

إذا أمكن بيع الغرافين المنتج بنسبة 5 في المئة فقط من القيمة السوقية الحالية، أي بخصم نسبته 95 في المئة، فسيكون إنتاج الهيدروجين النظيف مجانيا”.

وستبقى العملية بطبيعة الحال بحاجة إلى دعم بالطاقات المتجددة حتى يصبح الهيدروجين المنتج “أخضر”.

وتشمل العملية حسبما أفاد موقع “سينغيلاريتي هاب” تقنية تسمى التسخين الجولي الوميضي (التي نجح تطويرها في جامعة رايس)، وطحن البلاستيك إلى قطع بحجم قصاصات الورق، وخلطها بمادة موصلة، ووضعها في أنبوب، ثم تمرير ضغط عال جدا من خلالها.

وذكر الموقع أن هذا “يمكّن من تسخين الخليط إلى حوالي 5 آلاف درجة فهرنهايت في 4 ثوانٍ فقط، مما يتسبب في اندماج ذرات الكربون الموجودة في البلاستيك معا لتكوين الغرافين وإطلاق مزيج من الغازات المتطايرة”.

ويعدّ الهيدروجين النقي من بين هذه الغازات. كما يتحول كل الكربون الموجود في الغازات إلى غرافين، مما يجعل العملية لا تطلق أي ثاني أكسيد الكربون.

وتحمل صناعة الهيدروجين الأخضر (على الرغم من بدايتها البطيئة) وعدا كبيرا للجهود العالمية لإزالة الكربون، حيث يمكن استخدامها في الصناعات التي يصعب تنظيفها، مثل صناعة الصلب والشحن.

وعلى عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يمكن استخدام الهيدروجين كمصدر وقود قابل للاحتراق، مما يعني أنه يستطيع أن يعوّض الوقود الأحفوري في الأفران الصناعية، ولا يترك وراءه سوى بخار الماء عند حرقه. ولا يبالغ المرء في تقدير الآثار المحتملة لاستبدال واسع النطاق في التطبيقات الصناعية عالية الحرارة.

وكتبت بلومبرغ العام الماضي في تقرير بعنوان “لماذا يعتبر الهيدروجين هو الشيء الأكثر شعبية في الطاقة الخضراء؟” أن “استبدال الوقود الأحفوري المستخدم الآن في الأفران التي تصل درجة حرارتها إلى 1500 درجة مئوية بغاز الهيدروجين، يمكن أن يحدث انخفاضا كبيرا بنسبة 20 في المئة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية المتأتية من الصناعة”.

وبينما يبدو تحويل كل هذه الصناعات الثقيلة إلى الهيدروجين الأخضر في أقرب وقت ممكن فوزا واضحا للبيئة، ليس الواقع بهذه البساطة.

ويتطلب إنتاج الهيدروجين الأخضر كميات هائلة من الطاقة النظيفة التي يمكن استخدامها بشكل أفضل في تطبيقات أخرى. ويحذر تقرير صادر عن الوكالة الدولية للطاقة المتجددة لسنة 2022 من “الاستخدام العشوائي للهيدروجين”، ويوجه تحذيرا آخر لصناع السياسات من اعتبار أن الإفراط في استخدام الهيدروجين الأخضر “قد لا يتماشى مع متطلبات عالم خال من الكربون”.

ويعني هذا أن تحويل الكثير من الطاقة الخضراء نحو إنتاج الهيدروجين قد يتسبب في الواقع في إبطاء حركة إزالة الكربون ككل.

ولذلك، يجب تقييم نطاق الهيدروجين الأخضر من خلال تحليل دقيق للتكلفة والعائد في سياقات مختلفة. لكن التخلص الإضافي من النفايات البلاستيكية وتوليد الإيرادات يضيف فوائد جديدة متعددة.

المصدر: سولارابيك