В Кембридже испытали под открытым небом солнечный реактор для переработки пластика

Исследователи Кембриджского университета испытали под открытым небом фотокаталитический реактор, который использует солнечный свет для преобразования пластиковых отходов и воды в водород и промышленные химические продукты.

Ранее технология работала только в лабораторных условиях. Новый эксперимент показал, как ее можно масштабировать и адаптировать к эксплуатации при естественном солнечном свете.

От лабораторной установки к метровой панели

В предыдущих опытах использовался реактор площадью около 25 × 25 сантиметров. Размер новой панели — примерно один квадратный метр. Ее установили возле химического факультета Кембриджского университета и испытали на открытом воздухе.

В отличие от обычной солнечной панели, устройство не вырабатывает электричество. Солнечная энергия запускает химическую реакцию, в ходе которой отходы превращаются в полезные продукты, а из воды получают водород. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.

При изготовлении прежних версий панелей применялись высокие температуры, агрессивные химические вещества или сложные процессы. В частности, мелкие частицы, взвешенные в растворе, наносили на подложку. Такой подход оказался неудобен для производства крупных панелей.

«Когда мы начали масштабировать технологию, выяснилось, что процессы, которые кажутся простыми в лаборатории, гораздо сложнее перенести на большие объемы. Использовать гигантские емкости с раствором для изготовления панелей непрактично», — отметил соавтор статьи Ариффин Бин Мохамад Аннуар.

По словам руководителя исследования профессора Эрвина Рейснера, для дальнейшего развития технологии требовалось найти масштабируемый способ производства фотокаталитических материалов и реакторов, а также проверить их работу вне лаборатории.

Катализатор наносят распылением

Новые панели собирают при комнатной температуре без специализированного оборудования. Сначала на стекло распыляют светопоглощающий материал, затем поверхность покрывают специально разработанными молекулами, содержащими кобальт и цирконий.

Молекулярный прекурсор подготовила команда профессора Доминика Райта. Исследователи под руководством Рейснера загрузили полученный состав в распылитель, похожий на бытовой краскопульт, и нанесли покрытие непосредственно на стеклянную панель.

«После всей оптимизации меня удивила простота процесса. Мы распыляем катализатор на большую панель, помещаем ее в раствор и выставляем на солнце. В результате из пластиковых отходов образуются водород и другие ценные химические вещества», — рассказал Мохамад Аннуар.

До коммерческого применения нужна доработка

Работу реактора проверили на разных материалах — от целлюлозы до ПЭТ-бутылок для газированных напитков. Исследователи также оценили затраты на возможное коммерческое масштабирование технологии. По их словам, такой анализ для этой разработки выполнен впервые.

Нанесение покрытия распылением позволяет снизить стоимость производства реакторов и упрощает выпуск крупных панелей. При этом технология пока не готова к коммерческому применению: исследователям необходимо повысить эффективность и долговечность установок.

Фото: Кембриджский университет