Idrogeno ottenuto quasi gratuitamente dalla plastica. Ecco il risultato di un nuovo metodo di riciclo

I ricercatori della Rice University hanno trovato un modo per riciclare l’idrogeno dai rifiuti di plastica utilizzando un metodo a basse emissioni che genera indrogeno da un lato e grafene come sottoprodotto, il che potrebbe aiutare a compensare i costi di produzione. Il grafene è una forma molecolare particolare del carbonio, bidimensionale (perfettamente piatta) e con usi notevoli per la sua capacità di condurre energia elettrica e la sua robustezza.

Kevin Wyss, alunno del dottorato della Rice e autore principale di uno studio pubblicato su Advanced Materials, ha dichiarato: “In questo lavoro, abbiamo convertito i rifiuti di plastica – compresi i rifiuti plastici misti che non devono essere differenziati per tipo o lavati – in rifiuti ad alto rendimento. idrogeno gassoso e grafene di alto valore. Se il grafene prodotto viene venduto solo al 5% dell’attuale valore di mercato – uno sconto del 95%! – l’idrogeno pulito potrebbe essere prodotto gratuitamente.”

In confronto, l’idrogeno “verde” – prodotto utilizzando fonti di energia rinnovabile per dividere l’acqua nei suoi due elementi componenti – costa circa 5 dollari per poco più di un chilo. Sebbene più economici, la maggior parte dei quasi 100 milioni di tonnellate di idrogeno utilizzati a livello globale nel 2022 provenivano da combustibili fossili, la cui produzione generava circa 12 tonnellate di anidride carbonica per tonnellata di idrogeno.

James Tour, professore di chimica alla Rice T. T. e W. F. Chao e professore di scienza dei materiali e nanoingegneria, hanno affermato: “La principale forma di idrogeno utilizzata oggi è l’idrogeno ‘grigio’, che viene prodotto attraverso il reforming del vapore-metano, un metodo che genera molto di anidride carbonica. La domanda di idrogeno probabilmente salirà alle stelle nei prossimi decenni, quindi non possiamo continuare a farcela come abbiamo fatto finora se vogliamo seriamente raggiungere zero emissioni nette entro il 2050”.

I ricercatori hanno esposto campioni di rifiuti di plastica a un rapido riscaldamento Joule per circa quattro secondi, portando la loro temperatura fino a 3100 gradi Kelvin, 2830m gradi Celsius. Il processo vaporizza l’idrogeno presente nella plastica, lasciando dietro di sé il grafene, un materiale estremamente leggero e resistente costituito da un singolo strato di atomi di carbonio.

Wyss ha osservato: “Quando abbiamo scoperto per la prima volta il riscaldamento flash Joule e lo abbiamo applicato per riciclare la plastica di scarto in grafene, abbiamo osservato la produzione di molti gas volatili che fuoriuscivano dal reattore. Ci siamo chiesti cosa fossero, sospettando un mix di piccoli idrocarburi e idrogeno, ma non avevamo la strumentazione per studiarne l’esatta composizione”.

Utilizzando i finanziamenti del Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti, il laboratorio Tour ha acquisito l’attrezzatura necessaria per caratterizzare il contenuto vaporizzato.
“Sappiamo che il polietilene, ad esempio, è composto per l’86% da carbonio e per il 14% da idrogeno, e abbiamo dimostrato che siamo in grado di recuperare fino al 68% di quell’idrogeno atomico come gas con una purezza del 94%”, ha affermato Wyss. “Sviluppare i metodi e le competenze per caratterizzare e quantificare tutti i gas, compreso l’idrogeno, prodotti con questo metodo è stato per me un processo difficile ma gratificante”.

Quindi il riciclo potrebbe produrre da un lato il costoso grafene dall’altro il prezioso idrogeno, il tutto senza bisogno di costosi sistemi di differenziazione dei rifiuti. Sembra un sistema bellissimo, non è vero?