Светът произвежда около 300 милиона тона пластмаса всяка година, от които само 9% могат да се рециклират (снимка: CC0 Public Domain)
Пластмасовите отпадъци са един от най-сериозните екологични проблеми, които заплашват човешкото здраве и околната среда. Американски учени предлагат нов метод за утилизиране на пластмасата, като се използва за производство на водород и графен.
Според ООН, светът произвежда около 300 милиона тона пластмаса всяка година, от които само 9% могат да се рециклират. Останалите 91% от пластмасата или се изгарят, или се изхвърлят на сметища или океани, където се разпадат на малки частици, наречени микропластмаси.
Микропластмасата може да се натрупва в почвата, водата и телата на животни и растения, причинявайки различни заболявания и разстройства на тялото. Едно възможно решение на този проблем е използването на пластмасовите отпадъци като източник на водород, който може да служи като чисто и ефективно гориво за различни цели. Водородът не отделя въглерод при изгаряне, а само вода, така че се счита за екологичен.
Съществуващите методи за производство на водород обаче изискват големи количества енергия или генерират големи количества парникови газове. Например, най-често срещаният начин за производство на водород е чрез взаимодействие на пара с метан, произведен от природен газ. Този процес обаче освобождава големи количества въглероден диоксид. Има безвъглеродни начини за производство на водород, но те изискват големи количества електроенергия и могат да бъдат скъпи.
Наскоро учени от университета Райс (САЩ) откриха нов начин за производство на водород от пластмасови отпадъци, използвайки метод, който също произвежда графен като страничен продукт. Графенът е двуизмерен материал, състоящ се от моноатомен слой въглерод, който има уникални свойства като висока якост, електрическа проводимост и топлопроводимост.
Графенът има много потенциални приложения в различни области като електроника, енергетика, биомедицина и композитни материали. Производството на графен обаче също изисква много енергия и ресурси.
Методът на изследователите от университета Райс включва бързо нагряване на пластмасови отпадъци с помощта на електрически ток за около четири секунди. Това повишава тяхната температура до около 3100 градуса по Келвин (2826,85°C) и изпарява водорода от пластмасата, създавайки графен. Учените са използвали полиетилен, който често се използва в найлонови торбички, и са успели да произведат до 68% атомен водород като газ с чистота 94%.
Освен това те са получили графен под формата на слоести купчини от нанометрови листове. Учените казват, че ако графенът се продава на сегашната му пазарна цена, той може напълно да покрие разходите за производство на водород и дори да осигури печалба.
Новият метод има няколко предимства пред другите методи за рециклиране на пластмаса. Първо, не се изисква пластмасата да бъде сортирана или пречистена по вид, което опростява процеса и намалява разходите. Второ, не се отделят никакви токсични или вредни вещества като диоксини или фурани, които могат да се получат при изгаряне на пластмаса. Трето, методът позволява пластмасовите отпадъци да се използват като ценен ресурс, а не като проблем, който трябва да бъде решен.
Методът на учените от Райс обаче има и някои ограничения и недостатъци. Например, изисква много електрическа енергия за нагряване на пластмасата, което може да бъде опасно и трудно за мащабиране. Освен това не е възможно да се рециклират всички видове пластмаса, а само тези, които съдържат достатъчно количество водород в състава си.
Също така не е ясно каква е ефективността и качеството на графена, произведен по този метод, и как предложената технологията може да се конкурира с други методи за производство на графен.
Като цяло, новият метод за производство на водород от пластмасови отпадъци е обещаващо и иновативно решение за борба със замърсяването с пластмаси и производство на чисто гориво. Той също така демонстрира потенциала на графена като ценен материал, който може да бъде получен от изключително евтин източник. Методът обаче изисква допълнителни изследвания и разработки, за да се подобри неговата ефективност, безопасност и рентабилност.