Исследователи из Кембриджского университета собрали и впервые испытали под открытым небом солнечную панель площадью около одного квадратного метра, которая превращает пластиковые отходы в чистый водород.
Установка бьёт сразу по двум проблемам, мусору и грязному производству топлива, а результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.
Водород считается перспективным экологичным топливом для грузовиков, судов и самолётов, а спрос на него за последние два десятилетия почти удвоился.
Проблема в том, что более 95 процентов водорода сегодня получают из природного газа или как побочный продукт нефтехимии, а не из зелёных источников. Параллельно мир тонет в пластиковых отходах, и кембриджская разработка предлагает решение обеих задач разом.
В основе лежит процесс под названием фотореформинг. В отличие от обычной крышной солнечной панели, реактор не вырабатывает электричество, а напрямую поглощает свет и запускает химическую реакцию, которая расщепляет полимеры ПЭТ-бутылок и целлюлозы и одновременно разбивает молекулы воды, высвобождая чистый водород.
Руководитель работы Эрвин Райснер отметил:
Энергетически это проще, и мы создаём больше ценности, чем классические процессы.
Команда Райснера идёт к этому не первый год. Три года назад учёные показали солнечный реактор, превращавший углекислый газ и пластик в топливо и полезную химию, однако тот образец был крошечным – около 25 см², и работал лишь в лаборатории под искусственным светом.
Новая панель в разы больше и прошла проверку под настоящим солнцем во дворе химического факультета Кембриджа.
Собирают её при комнатной температуре с помощью простых инструментов. Обычным краскопультом на стеклянную панель сначала напыляют светопоглощающий слой, а затем покрывают его вторым слоем из специально созданных молекул с кобальтом и цирконием, которые служат катализатором.
Прежний способ требовал высоких температур и агрессивной химии, ведь частицы приходилось растворять, наносить на подложку и нагревать, что мешало наращивать масштаб и удорожало выпуск. Напыление же резко снижает себестоимость и упрощает производство больших панелей.
Реактор извлекал водород из нарезанных пластиковых бутылок, а также из глюкозы и целлюлозы, которые есть в растительных отходах.
Больше всего водорода дала глюкоза, целлюлоза заметно меньше. За 6 часов работы на улице, где солнце было примерно вдвое слабее лабораторных имитаторов, выход составил 5,24 ммоль на квадратный метр из глюкозы и 1,51 ммоль из предварительно обработанной целлюлозы, а целлюлоза дополнительно давала формиат и ацетат.
Простота установки удивила даже самих разработчиков. Ведущий исследователь Ариффин бин Мохамад Аннуар сказал:
Что меня поразило после всей оптимизации, так это насколько всё просто. У нас есть огромная панель, мы напыляем на неё катализатор, помещаем в раствор, ставим под солнце, и она производит водород и другую ценную химию просто из пластиковых отходов. Это просто и масштабируемо.
Разработчик из Эстонии в одиночку создаёт глубокий симулятор экосистемы BioGrid
Профессор сравнил новый дата-центр в США с 23 атомными бомбами в сутки
Пока водород выходит слишком дорогим, и команде ещё предстоит повысить долговечность и эффективность реакторов. Учёные также провели анализ себестоимости, что для подобных работ делается впервые, а патент на технологию уже подан через инновационное подразделение университета Cambridge Enterprise.
Райснер же шутит, что раз установка работает в Британии с её облачным небом, то заработает где угодно.
