Çevremizin en büyük sorunlarından birine bilimsel bir çözüm bulmak, her zaman heyecan verici bir gelişmedir. Eğer bu çözüm, iki büyük sorunu birden ortadan kaldırabiliyorsa, bu durum daha da değerli hale geliyor.
Yapılan yeni bir çalışma, en yaygın kullanılan üç plastik türünü, geleceğin temiz ve bol enerji kaynağı olabilecek hidrojen yakıtına dönüştürme yöntemini detaylandırıyor.
Daha da önemlisi, bu yöntem plastiklerin ayrıştırılmasına gerek duymadan çalışıyor. Plastik geri dönüşüm zincirinde maliyetli ve zaman alan bir aşama olan ayrıştırma, şu anda plastiklerin yalnızca küçük bir kısmının geri dönüştürülmesinin başlıca nedenlerinden biri.
Bu yeni teknoloji, iki acil küresel soruna aynı anda çözüm sunuyor. Bir yanda hızla biriken plastik atıklar, diğer yanda ise enerjinin karbonsuzlaştırılması için hayati önem taşıyan temiz hidrojen.
Bu yenilikçi ve ölçeklenebilir yöntem, plastik atıkların çevresel yükünü azaltırken, aynı zamanda temiz enerji üretimine katkı sağlıyor.
Alkalin Termal İşlem (ATT) olarak adlandırılan bu süreç, daha önce benzer araştırmacılar tarafından deniz yosunlarını yüksek saflıkta hidrojene dönüştürmek için geliştirilmişti.
Hidrojen üretimi için kimyasal sodyum hidroksit ve ısı kullanılıyor.
Polietilen tereftalat (PET), polietilen (PE) ve polipropilen (PP) gibi yaygın plastik atık karışımları üzerinde test edilen ATT, herhangi bir ayrıştırma işlemine gerek kalmadan %90'ın üzerinde saflıkta hidrojen gazı üretiyor.
Mevcut hidrojen üretim yöntemlerine kıyasla iki önemli avantajı bulunuyor: Diğer yöntemlere göre 300-400 °C daha düşük sıcaklıklarda çalışıyor ve karbon yan ürünlerinin büyük çoğunluğunu (%75) havaya karbondioksit olarak salmak yerine katı halde tutuyor.
Araştırmacılar, yayınladıkları makalede, "Doğrudan CO2 emisyonlarındaki önemli azalma, ATT tabanlı hidrojen üretiminin geleneksel süreçlere kıyasla çevresel rekabet gücü sağlayabileceğini gösteriyor" ifadesini kullanıyor.
Verimliliği artırmak için ekip, PE ve PP plastiklerini ön işlemden geçirerek ısıtıp oksitleyerek daha reaktif hale getirdi. Bu adım, plastiklerin polimer zincirlerine oksijen ekleyerek reaksiyon yeteneklerini artırdı.
Genellikle PE ve PP'deki oksijen eksikliği, onları kimyasal işlemlere karşı dirençli hale getirir ve mevcut teknolojilerin karışık, ayrıştırılmamış plastikleri dönüştürmekte zorlanmasının bir başka nedenidir.
Araştırmacılar, yayınladıkları makalede, "Daha düşük sıcaklıkta çalışma, karbon yakalama kapasitesi ve karışık plastik avantajlarını bir araya getirerek, ATT'nin plastik atıkları temiz hidrojen yakıtına dönüştürmek için pratik bir yol sunduğunu" belirtiyor.
Bu, son derece umut verici yeni bir yaklaşım olsa da, ticari olarak kullanılabilmesi için hala üzerinde çalışılması gereken noktalar var.
En önemli görev, bu teknolojiyi laboratuvar ortamının dışına çıkarak daha geniş ölçeklerde çalışabilecek hale getirmek. (Şu ana kadar yalnızca çok küçük numuneler kullanıldı).
Bu hedefe ulaşmak için araştırmacılar, hidrojen verimini artırmak, karbon emisyonlarını en aza indirmek ve sıcaklıkları nispeten düşük tutmak için ATT sürecini optimize etme konusunda daha fazla çalışma yapılması gerektiğini belirtiyor.
Çalışmada test edilen plastikler arasında pipetler, poşetler, kaplar ve içecek şişelerinde kullanılan malzemeler yer alıyor. Bunlar, ham petrolden yapılan ve plastik kirliliği krizimize büyük katkı sağlayan yaygın olarak kullanılan malzemeler.
Bu araştırma, sürdürülebilir hidrojen kaynakları bulma yolunda bizi bir adım daha yaklaştırıyor.
Hidrojen, yalnızca su buharı saldığı için 'temiz' bir yakıt olarak lanse edilse de, iklimsel etkileri üretilme biçimine bağlı. Günümüzde üretilen hidrojenin büyük bir kısmı, büyük miktarda CO2 yayan enerji yoğun bir süreçle doğal gaz kullanılarak elde ediliyor. Ancak araştırmacılar, farklı üretim yöntemleri geliştiriyor.
Plastikleri kullanarak, karbonu yakalayarak ve hidrojen üreterek, eğer ölçeklenebilirse ATT yöntemi, fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltmaya yardımcı olabilecek güçlü bir aday olabilir.
Bu teknoloji, ticari kullanımdaki en büyük engeller olan ayırma maliyetlerini ve süreç karmaşıklığını azaltarak, hem hidrojen ekonomisini hem de döngüsel ekonomiyi destekleyen yeni nesil bir çekirdek teknoloji olma potansiyeline sahip.
Araştırma, PNAS'ta yayınlandı.
