Tim naučnika razvio je postupak koji u jednom reaktoru depolimerizuje PET u etilen glikol i tereftalnu kiselinu, a zatim fotokatalitički pretvara etilen glikol u vodonik koristeći molibdeni katalizator i sumpornu kiselinu iz starih akumulatora. Proces koristi solarnu energiju i omogućava dobijanje vrednih hemikalija i vodonika, uz potencijal za direktnu hidrogenaciju organskih supstrata. Ključni izazovi su skaliranje, stabilnost katalizatora i bezbedno rukovanje akumulatorskom kiselinom; sledeći korak su testovi u protočnom reaktoru.
Plastika u vodonik: Solarni proces koristi sumpornu kiselinu iz starih akumulatora za proizvodnju čistog vodonika
Naučnici su razvili inovativan postupak koji u jednom reaktoru pretvara teško reciklirajući PET u vredne hemikalije i istovremeno proizvodi čisti vodonik koristeći solarnu energiju i sumpornu kiselinu iz starih automobilskih akumulatora.
Kako postupak funkcioniše
Tim je počeo depolimerizacijom PET-a: plastične boce su samlevene u fini prah i rastvorene u koncentrisanoj sumpornoj kiselini. Pod grejanjem na oko 140°C, dolazi do hidrolize PET-a nazad u njegove osnovne monomere — etilen glikol i tereftalnu kiselinu. Tereftalna kiselina se štedi pojavom u kristalnom obliku, dok ostala kiselinska otopina ostaje bogata etilen glikolom.
Korišćenje akumulatorske kiseline
Umesto nove laboratorijske kiseline, istraživači su predložili upotrebu sumporne kiseline izdvojene iz starih olovnih akumulatora. To bi smanjilo otpad i povećalo održivost procesa, ali zahteva dodatnu kontrolu i eventualno pročišćavanje radi bezbedne industrijske primene.
Fotokatalitička konverzija etilen glikola
Drugi korak koristi fotokatalizu pokrenutu vidljivom svetlošću. Istraživači su razvili stabilan katalizator na bazi molibdena koji ostaje aktivan u kiseloj sredini. Pod izlaganjem svetlu katalizator oksiduje etilen glikol, oslobađajući elektrone koji redukuju protone iz rastvora u vodonik. Glavni organski produkt oksidacije je sirćetna kiselina.
„Kada izložimo katalizator svetlu, on oksiduje etilen glikol i time generiše elektrone… Ti elektroni mogu da konvertuju protone u vodonik,“ — Kay Kwarteng, Univerzitet u Cambridgeu.
Mogućnosti i primena
Osim proizvodnje vodonika, sistem se može koristiti i direktno za hidrogenaciju organskih supstrata, što ima značajnu primenu u proizvodnji farmaceutskih prekursora. U pratećoj studiji istraživači su pokazali kako se proces može primeniti za hidrogenaciju azotnih supstrata, uz navodno smanjenje ugljeničnog otiska za približno polovinu u poređenju sa konvencionalnim pristupima.
Izazovi i dalji koraci
Autori ističu nekoliko izazova pre industrijske primene: skaliranje fotokemijskog postupka, dugoročna stabilnost katalizatora, bezbedna prerada i ponovna upotreba akumulatorske kiseline, i testiranje u kontinualnom (protočnom) reaktoru. Tim planira da optimizuje dizajn reakcije i demonstrira proces u protočnom režimu kako bi procenio efikasnost i ekonomsku održivost u industrijskim uslovima.
Publikacije: rezultati su objavljeni u časopisu Joule (6. april), a prateća studija u Angewandte Chemie International Edition (4. maj).
Bezbednosna i ekološka napomena
Iako ideja o upotrebi otpada iz akumulatora deluje privlačno s aspekta kružne ekonomije, upotreba i transport koncentrisane sumporne kiseline zahtevaju stroge bezbednosne protokole i potencijalno dodatno pročišćavanje pre industrijske upotrebe. Skaliranje fotokatalitičkih sistema takođe nosi tehničke izazove koji moraju biti rešeni pre komercijalne primene.
Pomozite nam da budemo bolji.
