Солнечный реактор использует отработанную аккумуляторную кислоту для превращения пластиковых отходов в экологически чистый водород

Исследователи разработали реактор, работающий на солнечной энергии, для расщепления трудноперерабатываемых видов пластиковых отходов, таких как бутылки из-под напитков, нейлоновые ткани и полиуретановые пены, с использованием кислоты, извлеченной из старых автомобильных аккумуляторов, и преобразования ее в экологически чистое водородное топливо и ценные промышленные химикаты. Результаты опубликованы в журнале Joule .

Реактор, разработанный исследователями из Кембриджского университета, работает на энергии солнца и может стать более дешевой и экологичной альтернативой существующим химическим методам переработки отходов. Команда утверждает, что их метод может создать замкнутую систему, в которой один поток отходов решает проблему другого.

Мировое производство пластика составляет более 400 миллионов тонн в год, но перерабатывается лишь 18%. Остальное сжигается, захоранивается на свалках или попадает в экосистемы. Исследователи считают, что их метод, известный как фотореформирование с использованием солнечной энергии , может стать частью решения проблемы глобального горного загрязнения пластиковыми отходами.

Исследователи разработали фотокатализатор , достаточно прочный, чтобы выдерживать сильное коррозионное воздействие кислоты, и одновременно эффективно использовать кислоту, содержащуюся в отработанных автомобильных аккумуляторах, которая обычно нейтрализуется и утилизируется.

«Это открытие было почти случайным», — сказал профессор Эрвин Рейснер из химического факультета имени Юсуфа Хамиеда Кембриджского университета, возглавлявший исследование. «Раньше мы считали, что использование кислот в таких системах, работающих на солнечной энергии, совершенно недопустимо, поскольку они просто растворят все. Но наши разработчики катализаторов так не считали — и внезапно открылся совершенно новый мир реакций».

«Кислоты давно используются для расщепления пластмасс, но у нас никогда не было дешевого и масштабируемого фотокатализатора, способного противостоять им», — сказала ведущий автор исследования Кей Квартенг, аспирантка исследовательской группы Рейснера, разработавшая фотокатализатор. «Как только мы решили эту проблему, преимущества такого типа системы стали очевидны».

Метод, разработанный Квартенгом, Рейснером и их коллегами, сначала обрабатывает отходы пластмасс кислотой из автомобильных аккумуляторов, расщепляя длинные полимерные цепи на химические строительные блоки, такие как этиленгликоль , который затем фотокатализатор преобразует в водород и уксусную кислоту (основной компонент уксуса) при воздействии солнечного света.

В лабораторных условиях реактор показал высокую эффективность: высокий выход водорода и высокую селективность образования уксусной кислоты. Кроме того, он проработал более 260 часов без снижения производительности.

Этот подход применим к различным видам пластиковых отходов, даже к тем, которые в настоящее время трудно перерабатывать, таким как нейлон и полиуретан. Это представляет собой реальный шаг вперед по сравнению с существующими технологиями вторичной переработки, которые не охватывают пластик, кроме ПЭТ.

Этот подход работает не только с новой кислотой лабораторного качества, но и с кислотой, извлеченной из автомобильных аккумуляторов. Эти аккумуляторы содержат от 20 до 40% кислоты по объему и ежегодно заменяются в огромных количествах по всему миру. Свинец из этих аккумуляторов обычно извлекается для перепродажи, но кислота после безопасной нейтрализации образует дополнительные отходы.

«Это неиспользованный ресурс, — сказал Квартенг. — Если мы сможем собрать кислоту до того, как она будет нейтрализована, мы сможем использовать ее снова и снова для разложения пластика: это действительно беспроигрышный вариант, позволяющий избежать экологических издержек, связанных с нейтрализацией кислоты, и одновременно использовать ее для производства чистого водорода».

Исследователи утверждают, что их метод потенциально позволяет снизить затраты на порядок по сравнению с другими подходами к фотореформингу, главным образом потому, что кислота обеспечивает увеличение скорости производства водорода и может быть использована повторно, а не потреблена или выброшена.

Квартенг говорит, что, хотя проблемы остаются — например, обеспечение устойчивости реакторов к коррозионным условиям, — фундаментальная химия остается надежной.

«В промышленности с этими кислотами уже безопасно обращаются, — сказал он. — Теперь вопрос в инженерии: как нам построить реакторы, которые смогут работать непрерывно и справляться с реальными отходами?»

Исследователи утверждают, что их подход не заменит традиционную переработку отходов, но может дополнить ее, позволяя перерабатывать загрязненные или смешанные виды пластика, для которых в настоящее время нет жизнеспособного способа повторного использования.

«Мы не обещаем решить глобальную проблему пластика, — сказал Рейснер. — Но это показывает, как отходы могут стать ресурсом. Тот факт, что мы можем создавать ценность из пластиковых отходов, используя солнечный свет и отработанную аккумуляторную кислоту, делает этот процесс действительно многообещающим».

Источник: https://techxplore.com/news/2026-04-solar-reactor-battery-acid-plastic.html