لقد أسست دراسة ركزت على تحويل النفايات البلاستيكية إلى غرافين عالي القيمة للتو طريقة جديدة لإنتاج الهيدروجين الذي يمكن أن يحدث تحولًا في الصناعة الناشئة، وعلى نطاق أوسع، يغير بشكل إيجابي مسارات إزالة الكربون المتوقعة. يمكن أن يكون هذا الإنجاز مربحًا لجانبين بيئيين، حيث يتم إعادة تدوير النفايات البلاستيكية – التي يمتلك العالم منها حوالي 6.3 مليار طن – مع توفير غاز الهيدروجين عالي الإنتاجية يمكن استخدامه كوقود نظيف، كل ذلك مع إنتاج الجرافين كمنتج نهائي يجعل العملية برمتها مجدية اقتصاديًا. تم تفصيل هذا الكشف في بحث جديد في مجلة أدفانسد ماتريالز (Advanced Materials).

حتى الآن، كانت العملية الباهظة الثمن نسبيًا لإنتاج الهيدروجين الأخضر (مقارنة بالوقود الأحفوري القابل للاحتراق) تشكل عائقًا رئيسيًا أمام الارتقاء بالصناعة إلى نطاق تجاري. في حين يتم بالفعل إنتاج الكثير من الهيدروجين واستخدامه في التطبيقات الصناعية، إلا أن جزءًا صغيرًا منه هو الهيدروجين الرمادي، أو الهيدروجين المنتج من الوقود الأحفوري بما في ذلك الفحم والغاز. يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر من الطاقات النظيفة، ولا يمثل سوى شريحة صغيرة من سوق الهيدروجين الحالي.

ولكن إذا تم إنتاج الهيدروجين الأخضر كمنتج ثانوي لإنتاج الجرافين، فإن الوقود النظيف يدفع تكاليفه ــ ويظل يحقق أرباحًا كبيرة. وقال كيفن ويس – الذي قاد البحث الرائد في جامعة رايس – في بيان صحفي: “لقد قمنا بتحويل نفايات البلاستيك – بما في ذلك نفايات البلاستيك المختلطة التي لا يلزم فرزها حسب النوع أو غسلها – إلى غاز هيدروجين عالي الإنتاجية وجرافين عالي القيمة. إذا تم بيع الجرافين المنتج بنسبة 5% فقط من القيمة السوقية الحالية – أي خصم بنسبة 95% – فذلك سيغطي إنتاج الهيدروجين النظيف مجانًا”. وبطبيعة الحال، ستظل العملية بحاجة إلى أن تكون مدعومة بالطاقات المتجددة حتى يصبح الهيدروجين المنتج “أخضر”.

تتضمن العملية تقنية تسمى تسخين الجول الوميضي (Flash Joule Heating)، والتي تم تطويرها في جامعة رايس. أفاد موقع سينجيولاريتي هب (Singularity Hub) مؤخرًا عن الدراسة قائلًا: “إنها تنطوي على طحن البلاستيك إلى قطع بحجم قصاصات الورق، وخلطها بمادة موصلة، ووضعها في أنبوب، ثم تمرير جهد عالي جدًا من خلالها. يؤدي هذا إلى تسخين الخليط إلى حوالي 5000 درجة فهرنهايت في 4 ثوانٍ فقط، مما يتسبب في اندماج ذرات الكربون الموجودة في البلاستيك معًا لتكوين الجرافين وإطلاق مزيج من الغازات المتطايرة”. ومن بين هذه الغازات، كانت هناك كمية كبيرة من الهيدروجين النقي للغاية. علاوة على ذلك، بما أن كل الكربون الموجود في الغازات يتحول إلى جرافين، فإن العملية لا تطلق أي ثاني أكسيد الكربون.

على الرغم من بدايتها البطيئة، فإن صناعة الهيدروجين الأخضر تحمل وعدًا كبيرًا للجهود العالمية لإزالة الكربون، حيث يمكن استخدامها في الصناعات التي يصعب تنظيفها بشكل خاص، مثل صناعة الصلب والشحن. على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يمكن استخدام الهيدروجين كمصدر وقود قابل للاحتراق، مما يعني أنه يمكن أن يحل محل الوقود الأحفوري في الأفران الصناعية، ولا يترك وراءه سوى بخار الماء عند حرقه. من الصعب تقدير الآثار المحتملة لاستبدال واسع النطاق في التطبيقات الصناعية عالية الحرارة. كتبت بلومبيرغ ﻏرين العام الماضي في تقرير بعنوان “لماذا يعتبر الهيدروجين هو الشيء الأكثر شعبية في الطاقة الخضراء؟”: “إن استبدال الوقود الأحفوري المستخدم الآن في الأفران التي تصل درجة حرارتها إلى 1500 درجة مئوية (2732 درجة فهرنهايت) بغاز الهيدروجين يمكن أن يحدث انخفاضًا كبيرًا في 20% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية التي تأتي الآن من الصناعة”.

ومع ذلك، في حين يبدو أن تحويل كل هذه الصناعات الثقيلة إلى الهيدروجين الأخضر في أقرب وقت ممكن سيكون بمثابة فوز واضح للبيئة، فإن الواقع ليس بهذه البساطة. يتطلب إنتاج الهيدروجين الأخضر كميات هائلة من الطاقة النظيفة التي يمكن استخدامها بشكل أفضل في تطبيقات أخرى. ويحذر تقرير صادر عن الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) لعام 2022 من “الاستخدام العشوائي للهيدروجين”، ويحذر صناع السياسات من اعتبار أن الإفراط في استخدام الهيدروجين الأخضر “قد لا يتماشى مع متطلبات عالم خال من الكربون”. وعلى هذا النحو، فإن تحويل الكثير من الطاقة الخضراء نحو إنتاج الهيدروجين يمكن أن يؤدي في الواقع إلى إبطاء حركة إزالة الكربون ككل.

ولذلك، يجب تقييم نطاق الهيدروجين الأخضر من خلال تحليل دقيق للتكلفة والعائد في سياقات مختلفة. لكن التخلص الإضافي من النفايات البلاستيكية وتوليد الإيرادات، يضيف بالتأكيد ثروة من الفوائد الجديدة.

اقرأ أيضًا بارونز: فيرست سيتيزنس أمامه فرص رغم المخاطر

المصدر: أويل برايس