ابداع رآکتوری برای تبدیل کربن پسماند به مواد شیمیایی و تولید همزمان هیدروژن

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اطلاع رسانی جیک‌وایر، فناوری ابداع شده توسط این گروه از متخصصان در آزمایشگاه پاسیفیک شمال غربی (از نهادهای تحقیقاتی وابسته به وزارت انرژی آمریکا) به سرپرستی خوان لوپز رویتز با نوعی سوخت زیستی آغاز می‌شود که قابل تامین از محصولات کشاورزی، جلبک‌ها و حتی فاضلاب است. این سوخت با روش فرآوری به نام مایع‌سازی گرمایی(hydrothermal liquefaction/ HTL) به دست می‌آید.

این روش با استفاده از دما و فشار بسیار بالا مواد ارگانیک خام را به نفت خام زیستی تبدیل می‌کند. روش هیدروترمال گرمایی با تقلید از فرآیند طبیعی که طی آن سوخت‌های فسیلی تولید شده‌اند، در چند دقیقه به محصولی می‌رسد که طبیعت در چند میلیون سال به آن رسیده است. 

لوپز روییز، سرپرست گروه تحقیقاتی و مهندس شیمی در این مورد گفت: فرآیند تولید سوخت زیستی نیز مانند روند سنتی فرآوری نفت از انرژی زیاد استفاده می‌کند. روش‌های فعلی مورد استفاده تولید و تصفیه نفت زیستی مستلزم هیدروژن با فشار بالاست که معمولا از گاز طبیعی به دست می‌آید. 

گروه متخصصان آمریکایی پی بردند روند فرآوری الکتروکاتالیست ابزارهای پایدارتری برای فرآوری در مقایسه با روندهای ترموکاتالیست؛ مانند مایع‌سازی گرمایی به دست می‌دهند این روش‌ها از هیدروژن در دما و فشار بالا استفاده می کنند. 

لوپز در این مورد گفت: روش ما هیدروژن مورد نیاز را تولید می‌کند در حالی که همزمان در حال تصفیه آب پسماند در شرایط نزدیک به شرایط جوی است و از برق اضافی منابع تجدیدشونده استفاده می‌کند؛ به همین دلیل در مقایسه با روش های دیگر بسیار ارزان‌تر و بدون شک بدون کربن است.   

بر پایه این گزارش، این فرآیند با ورود ترکیبی از سوخت زیستی با فاضلاب به رآکتور آغاز می‌شود؛ یا مستقیم طی فرآیند مایع سازی هیدروترمال یا از منابع دیگر مناسب فاضلاب، ورودی رآکتور از غشایی ساخته شده که پروتون ها از آن عبور می کنند و الکترون‌ها خیر. در حالی که این ترکیب وارد قطب مثبت رآکتور می‌شود با ورقه نازکی از جنس تیتانیوم و پوشیده شده از ذرات نانو اکسید ریتانیوم برخورد می‌کند. خواص شیمیایی فاضلاب هنگام برخورد با این قطب الکتریکی تغییر می‌کند و اجزای اصلی آن شکسته شده و به پارافین و روغن‌های قابل استفاده تبدیل می‌شوند. ترکیبات حل شدنی شامل اکسیژن و نیتروژن نیز شکسته و به گازهای معمولی تبدیل می‌شوند.  

وقتی مواد آلوده کننده از فاضلاب جدا شد، این مواد قابل بازگشت به رآکتور است تا در مرحله بعدی برای تصفیه با گذر از فیلتراسیون همه مواد شیمیایی باقیمانده پیش از استفاده برای خوردن یا حتی محصولات کشاورزی از آن زدوده شود.