ความหวังใหม่! เปลี่ยนขยะพลาสติกเป็น “กราฟีน” แถมขุมพลังไฮโดรเจนสะอาด
7 พฤศจิกายน 2566 ( 14:14 )
68
ความหวังใหม่ของโลกในการปฏิวัติพลังงานสะอาดเกิดขึ้นอีกครั้ง เมื่อมหาวิทยาลัยไรซ์ (Rice University) สถาบันการศึกษาที่โดดเด่นด้านการทำวิจัยของสหรัฐอเมริกา สามารถพัฒนากระบวนการที่น่าทึ่งอย่าง “แฟลช จูล ฮีตทิง” (Flash joule heating) ที่สามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกซึ่งยังไม่ได้ผ่านการแยกและทำความสะอาด ให้กลายเป็น “กราฟีน” วัสดุแห่งอนาคตที่มีค่า และพลังงานสะอาดจากไฮโดรเจนได้อีกด้วย
“Flash joule heating” เป็นการนำขยะพลาสติกที่ยังไม่ได้ผ่านการคัดแยกและทำความสะอาดมาบดเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยแล้วค่อยนำมาผสมกับวัสดุนำไฟฟ้า อย่าง ถ่านโค้ก (Coke fuel) หรือเชื้อเพลิงชนิดหนึ่ง จากนั้นทำการปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงสูงผ่านชิ้นส่วนพลาสติกดังกล่าว กระบวนการนี้จะทําให้ส่วนผสมข้างต้นมีความร้อนสูงขึ้นประมาณ 2,760 องศาเซลเซียสในเวลาเพียง 4 วินาที ส่งผลให้อะตอมของคาร์บอนในพลาสติกหลอมรวมเข้าด้วยกัน และเปลี่ยนให้ขยะเหล่านี้ราว 85% กลายเป็นกราฟีน วัสดุแห่งอนาคตที่นำไฟฟ้าและความร้อนได้ดีที่สุดในโลก รวมถึงธาตุต่าง ๆ เช่น ออกซิเจน ซิลิคอน และไฮโดรเจนบริสุทธิ์ถึง 94%
กระบวนการ Flash joule heating ถือว่าเป็นการผลิตกราฟีน
ซึ่งมีของแถมเป็นขุมพลังไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก เนื่องจากไม่ต้องใช้ตัวทําละลายและใช้พลังงานขั้นต่ำ นอกจากนี้กระบวนการนี้ยังไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากคาร์บอนทั้งหมดถูกแปลงเป็นกราฟีนแล้ว
วิธีการนี้ นอกจากจะช่วยลดปริมาณขยะพลาสติกรีไซเคิลซึ่งมีจำนวนราว 6,300 ล้านตันทั่วโลกได้และเปลี่ยนมันให้กลายเป็นวัสดุที่มีค่าและพลังงานงานสะอาดได้แล้ว มันยังอาจช่วยปฏิวัติการผลิตไฮโดรเจนในปัจจุบันที่กว่า 95% อาศัยกระบวนการเปลี่ยนรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำ (metal-catalyzed steam methane reforming) ซึ่งก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก ขณะที่การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen) หรือไฮโดรเจนที่ผลิตจากพลังงานสะอาด ไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกนั้นกลับไม่แพร่หลายเพราะมีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่า 2-3 เท่า
เควิน วิสส์ (Kevin Wyss) ผู้นำของโครงการวิจัยกล่าวว่า ถ้ากราฟีนที่พวกเขาผลิตได้นั้นสามารถขายได้ด้วยราคาเพียงแค่ 5% ของมูลค่าตลาดในปัจจุบัน ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นก็ไม่จำเป็นต้องคิดราคาเพิ่มเติมอีก สามารถผลิตได้ฟรี
อย่างไรก็ดี การผลิตดังกล่าวจำเป็นต้องใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนจำนวนมากเพื่อให้การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวนี้เป็นกระบวนการที่สะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง ซึ่งจุดนี้ถือว่าเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ เนื่องจากรายงานจากหน่วยงานพลังงานหมุนเวียนระหว่างประเทศ (the International Renewable Energy Agency: IRENA) ระบุว่า การทุ่มพลังงานหมุนเวียนในการผลิตไฮโดรเจนโดยมากเกินไป ทั้งที่ควรนำไปใช้กับเทคโนโลยีทางสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ อาจทำให้การเคลื่อนไหวเพื่อลดคาร์บอนโดยรวมของโลกช้าลง
ทั้งนี้ไฮโดรเจนสีเขียวถือเป็นแหล่งพลังงานแห่งความหวังที่สำคัญต่ออนาคตของโลก เพราะมันสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่ยากที่จะกำจัดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม อย่างเช่น อุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก และอุตสาหกรรมการขนส่ง เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงที่เผาไหม้แทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิล โดยไม่ปล่อยมลพิษอย่างคาร์บอนไดออกไซด์ได้
ส่วนกราฟีนถูกค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2547 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย เป็นวัสดุชั้นอะตอมคาร์บอนที่มีคุณสมบัติพิเศษคือแข็งแรงกว่าเหล็กและเพชร นำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง ทั้งยังใสโปร่งแสง และยืดหยุ่นสูง กล่าวได้ว่าเป็นวัสดุนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดีที่สุดในโลก เหมาะแก่การนำมาประยุกต์ใช้ในการอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ผสมในโพลิเมอร์ เป็นต้น
ที่มาของข้อมูล Oilprice.com
ที่มาของรูปภาพ Pixabay