Un equipo de investigadores de la Universidad de Rice de Houston, Texas, ha desarrollado una forma de obtener hidrógeno y grafeno valiosos a partir de residuos plásticos mediante un método de bajas emisiones y sin catalizador que puede llegar a ser rentable.
«En este trabajo convertimos residuos plásticos, incluidos residuos plásticos mezclados que no tienen que clasificarse por tipos ni lavarse, en hidrógeno gaseoso de alto rendimiento y grafeno de gran valor», indicó Kevin Wyss, autor principal del estudio.
«Si el grafeno producido se vende a solo el 5% del valor actual de mercado, o lo que es lo mismo, a un 95% de descuento, se podría producir hidrógeno limpio gratis«, agregó el investigador.
Por su parte, James Tour, uno de los autores del estudio, señaló que «la principal forma de hidrógeno utilizada hoy en día es el hidrógeno gris, que se produce mediante el reformado de metano con vapor, un método que genera mucho dióxido de carbono».
«Es probable que la demanda de hidrógeno se dispare en las próximas décadas, por lo que no podemos seguir fabricándolo de la misma forma que hasta ahora si queremos alcanzar seriamente las emisiones netas cero en 2050», enfatizó Tour.
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Detalles del método
En el estudio, los investigadores expusieron los residuos plásticos a un calentamiento Joule flash durante unos cuatro segundos. Al elevar la temperatura hasta 3.100° kelvin se vaporiza el hidrógeno presente en el plástico, dejando tras de sí el grafeno, un material ligero y duradero formado por una sola capa de átomos de carbono.
El grafeno se utiliza en electrónica, almacenamiento de energía, sensores, revestimientos, materiales compuestos y dispositivos biomédicos, por citar solo algunas de sus aplicaciones.
«Cuando descubrimos por primera vez el calentamiento Joule flash y lo aplicamos para convertir plástico de desecho en grafeno, observamos que se producían muchos gases volátiles que salían disparados del reactor», explicó Wyss.
«Nos preguntábamos qué eran, sospechábamos que una mezcla de pequeños hidrocarburos e hidrógeno, pero carecíamos de la instrumentación necesaria para estudiar su composición exacta».
Tras adquirir el equipo necesario para analizar el contenido vaporizado gracias a la financiación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército estadounidense, los investigadores descubrieron que sus sospechas eran ciertas: el proceso producía gas hidrógeno.
«Sabemos que el polietileno, por ejemplo, está compuesto por 86% de carbono y 14% de hidrógeno, y hemos demostrado que somos capaces de recuperar hasta 68% de ese hidrógeno atómico en forma de gas con una pureza del 94%«, afirmó Wyss.
Menos emisiones
Los investigadores afirman que, según la evaluación del ciclo de vida, su método produce menos emisiones que otros métodos de producción de hidrógeno. La evaluación del ciclo de vida es una técnica utilizada para analizar los impactos ambientales holísticos y las demandas de recursos asociadas a los métodos de producción.
«El proceso flash H2 mejora tanto la demanda energética acumulada (de 33% a 95% menos de energía) como las emisiones de gases de efecto invernadero (65% a 89% menos de emisiones) en comparación con otros métodos de deconstrucción de residuos plásticos o biomasa para la producción de hidrógeno», afirman los investigadores.
Los investigadores señalan que una de las ventajas de su proceso de calentamiento Joule es que no es necesario lavar ni separar los residuos plásticos y que puede aprovecharse para producir hidrógeno limpio de costo negativo a partir de materiales de desecho.
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