이 새로운 전기화학 공정 덕분에 태양열을 이용한 수소 생산이 이제 현실이 되었습니다.

특히 청정 에너지를 생성하는 것은 어려운 작업이므로 일부 시나리오에서는 애초에 에너지 사용의 이점이 크게 줄어들 수 있습니다.

태양열을 이용한 수소 생산은 수십 년 동안 엔지니어들의 목표였지만, 이 작업은 비용이 많이 들고 완료하기가 매우 어려운 것으로 입증되어 과학이 태양열 및 지열과 같은 녹색 에너지를 생산하는 다른 방법에 뒤처지게 되었습니다. 옵션.

이번 달은 EU 외부의 엔지니어 팀이 깨끗한 부산물로 수소를 생산하는 전기화학 플라스틱 재활용 공정을 도입함에 따라 이 연구에서 중요한 발전을 이루었습니다. 당신이 알아야 할 사항은 다음과 같습니다

특히 청정 에너지를 생성하는 것은 어려운 작업일 수 있으며 일부 시나리오에서는 애초에 이를 사용하는 이점이 크게 줄어들 수 있습니다. 태양광 패널이나 풍력 발전소 같은 시스템은 설치, 모니터링, 유지 관리하는 데 많은 비용이 들 수 있습니다. 또한 많은 공간이 필요하며 친환경적이지 않은 오래된 제조 방법에 의존하는 경우가 많습니다. 본 연구는 청정 에너지 달성이라는 전반적인 목표에 맞춰 생산 방법과 전략을 유지하면서 이러한 패러다임을 변화시키고자 합니다.

플라스틱 폐기물

플라스틱 폐기물 수준은 전 세계적으로 역사적인 수준에 도달했습니다. 분석가들은 이미 2024년에 2억 2천만 톤의 플라스틱 폐기물이 생산될 것으로 예측합니다. 안타깝게도 이 폐기물 중 약 10%만이 재활용 공장으로 보내집니다. 결과적으로 나머지 90%의 폐기물은 매립지, 수로, 도시 거리에 방치됩니다.

더 악화될 수도 있습니다

환경보호론자와 연구자들에 따르면 플라스틱 폐기물 딜레마는 앞으로 더욱 악화될 것입니다. 우선, 매년 생산 능력이 향상되어 더 많은 사용량과 낭비가 발생합니다.

플라스틱 위험성이 심화되고 있습니다

시간이 지남에 따라 플라스틱은 유해한 부산물로 분해되어 명백한 환경 영향 외에도 암, 항생제 내성과 같은 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 먹이사슬에서 작은 플라스틱 오염물질이 발견되었습니다.

특히 이 플라스틱 폐기물의 상당 부분에는 엔지니어들이 탄소 재활용 전략을 목표로 삼아 태양열을 활용한 수소 생산 전략으로 삼은 제품인 폴리스티렌이 포함되어 있습니다.

폐기물을 줄이는 탄소 재활용

현재 폐기물을 줄이는 데 도움이 되는 다양한 재활용 방법이 있습니다. 가장 유명하고 효과적인 것 중 하나는 탄소 재활용입니다. 이 전략은 폐기물을 분해하고 이를 사용하여 다른 제조 공정에 사용할 수 있는 새로운 소재를 만드는 데 중점을 두고 있습니다.

탄소 재활용의 목표는 쓸모없는 플라스틱 폐기물을 변형시켜 언젠가는 폐기물을 없애고 초기 산업자재 형태로 새로운 생명을 불어넣는 것입니다. 오늘날 사용되는 가장 일반적인 유형의 탄소 재활용은 다음과 같습니다.

전기화학적 분해

전기화학적 분해는 특정 화학물질과 다양한 전하의 혼합을 사용하여 폐플라스틱 내에서 새로운 화학 결합을 분리하고 생성합니다. 이 방법을 사용하면 화학 결합을 성공적으로 분해하고 더 작고 유용한 분자를 남기려면 많은 전기가 필요합니다.

생분해

생분해는 지난 몇 년 동안 인기가 높아진 탄소 재활용의 또 다른 형태입니다. 이 방법에는 곰팡이 및 박테리아와 같은 살아있는 유기체가 포함됩니다.  이 미생물은 탄소와 산소 분자를 방출하는 분자 수준에서 플라스틱 폐기물을 공급합니다.

이러한 접근 방식은 막대한 양의 전기나 위험한 화학 물질이 필요하지 않다는 장점이 있습니다. 그러나 속도가 느릴 수 있으며 환경 조건 및 기타 요인이 미생물의 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 분해 과정이 얼마나 오래 걸릴지 완전히 결정할 방법이 없습니다.

열분해

열분해는 열분해라는 과정을 통해 열을 활용하여 분자 결합을 분해하고 탄소 분자를 자유롭게 합니다. 이 방법은 열, 증기 및 전기를 생성하여 제조 요구 사항을 상쇄하는 데 사용할 수 있습니다. 열분해는 배출이 적고 대기 오염 물질을 줄이며 바이오 오일, 탄소 섬유 및 기타 여러 귀중한 제품을 생산할 수 있습니다.

태양광 패널에서 나오는 수소 연구

이번 달 괴팅겐에 있는 지속 가능한 화학을 위한 Friedrich Wöhler 연구소의 엔지니어 팀은 Angewandte Chemie 저널에 최소한의 에너지만 필요하고 유해한 부산물을 생성하지 않는 새로운 전기화학 공정에 대해 자세히 설명하는 연구 결과를 발표했습니다.

이 방법은 재료를 자극하고 분해를 돕는 철 전기촉매라고 알려진 과정을 사용합니다. 이 연구에서는 전기촉매 방법을 사용하여 폴리스티렌을 보다 효율적으로 분해하는 방법을 구체적으로 검토합니다. 엔지니어들은 폐플라스틱을 모노머 벤조일 제품과 같은 산업 자재로 전환하는 것이 가능하다는 것을 성공적으로 입증했으며, 그 과정에서 부산물로서 수소가 생성되었습니다.

테스트

테스트는 플라스틱 폐기물을 그램 단위로 변환하려는 엔지니어들과 함께 시작되었습니다. 특히 팀은 다양한 산화 단계 사이를 순환할 수 있는 철 포르피린 복합체를 만들어 폴리스티렌 분해 과정을 향상시켰습니다.

결과

이 테스트를 통해 연구원들은 많은 방부제에서 발견되는 벤조산 및 벤즈알데히드와 같은 유용한 산업 재료와 함께 이 방법을 사용하여 수소를 성공적으로 생성할 수 있음이 입증되었습니다. 특히 이들은 수소 생산에 나선 것이 아니라 저에너지 탄소 재활용 방식의 효율성을 선보이기 위해 나선 것이었습니다.

혜택

이 연구가 시장에 가져오는 다양한 이점이 있습니다. 우선, 프로세스는 전적으로 철 기반입니다. 철은 희귀하지 않으며 전 세계 어디에서나 발견할 수 있습니다. 쉽게 구할 수 있는 성분으로 구하기 쉽고 가격이 저렴하며 대량 구매가 가능합니다.

나

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