Atık plastiklerin hidrojene dönüşümü

Hidrojen gazı, yakıt hücrelerindeki yüksek verimliliği ve sera gazı emisyonu oluşturmadan yanması nedeniyle yenilenebilir enerji alanında ilgi çekici bir yere sahip olmuştur. Hidrojen üretiminde çevreye zarar veren gri hidrojen ve kısmen mavi hidrojen yöntemleri bulunmaktadır. 1 ton H₂ üretmek için 11 ton CO₂ açığa çıkarılan gri hidrojen yöntemi sayesinde küresel bazlı 800 ton gri hidrojen üretilmektedir¹. CO₂ açığa çıkarmadan tamamen yenilenebilir kaynaklar ile yeşil hidrojen üretmek ise oldukça maliyetlidir.

Bu duruma çözüm olarak Rice Üniversitesi araştırmacıları, atık plastikleri kullanarak hem düşük emisyonlu hem de sistemin kendini amorti etmesine dayanarak hidrojen üretimi alanında yaptıkları araştırma ile yenilenebilir enerjiye geçişi kolaylaştırabilir.

Yapılan araştırmada hızlı flaş Joule ısıtması (FJH – Flash Joule Heating) yöntemi kullanılmıştır. FJH, malzemeleri çok kısa bir sürede yüksek bir akım ile ısınmasını sağlayan bir yöntemidir. FJH yöntemi ile atık plastikler (poliolefinleri, polyesterleri, vb.) yakılarak katalizöre gerek duyulmadan yüksek hidrojen veriminin sağlandığı gözlenmiştir. Bu yöntem sonucunda ayrıca yan ürün olarak yüksek saflıkta grafen de ortaya çıkmaktadır. Üretim sonucunda ortaya çıkan grafenin piyasa fiyatından oldukça aşağı satılması durumunda bile (1 ton grafen 100.000 $) hidrojen üretim maliyetlerini karşılayabilir aynı zamanda kâr da sağlayabilir. ABD Enerji Bakanlığı’na göre poliolefinlerden FJH ile 1 ton hidrojen üretimi sonucunda 4 tondan daha az CO₂ açığa çıkması temiz hidrojen üretildiğinin de bir göstergesidir¹.

Kevin Wyss: ”İlk kez FJH yöntemini keşfettiğimizde ve bunu atık plastiği grafene dönüştürmek için kullandığımızda çok sayıda uçucu gazın üretildiğine tanıklık ettik. Düşük moleküler ağırlığa sahip hidrokarbonların ve hidrojenin oluşturduğu bir karışımı inceledik. Polietilen içerisinde %85-95 oranında karbon, %5-15 oranında hidrojen bulunduğunu gözlemledik. Var olan hidrojenin %68’lik kısmını %94 saflıkta gaz olarak geri kazanabildiğimizi ispatladık. Bu yöntemle üretilen hidrojen dahil tüm gazları karakterize etmek ve ölçmek için zor olsa da uygun yöntemler geliştirdik.” dedi ².

Okan ŞENER

Kaynaklar

1. Wyss, K. M., Silva, K. J., Bets, K. V., Algozeeb, W. A., Kittrell, C., Teng, C. H., … & Tour, J. M. (2023). Synthesis of clean hydrogen gas from waste plastic at zero net cost. Advanced Materials, 2306763.
2. https://techxplore.com/news/2023-09-hydrogen-plastic-pay.html