Τα τελευταία χρόνια, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας από ορυκτά καύσιμα έχει οδηγήσει σε μαζική αύξηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου παγκοσμίως. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι επιστήμονες συνεχώς αναζητούν εναλλακτικές, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Ένας από τους κύριους υποψήφιους είναι το υδρογόνο που παράγεται από οργανικά απόβλητα, ή βιομάζα, φυτών και ζώων. Η βιομάζα επίσης απορροφά, αφαιρεί και αποθηκεύει CO2 από την ατμόσφαιρα, ενώ η αποσύνθεση της βιομάζας μπορεί επίσης να αποφέρει τρόπους για μείωση των εκπομπών ή ακόμα και εξάλειψη των αερίων του θερμοκηπίου.
Πρόσφατα, ερευνητές του EPFL έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να μεγιστοποιούν τις αποδόσεις υδρογόνου από τα βιολογικά απόβλητα μέσα σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η μέθοδος χρησιμοποιεί ταχεία φωτοπυρόλυση για να μετατρέψει τις αποξηραμένες σκόνες βιομάζας, όπως η φλούδα μπανάνας, σε πολύτιμα αέρια και στερεά, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου και του βιοξυλάνθρακα.
Η διαδικασία της φωτοπυρόλυσης σε μπανάνες
Η νέα μέθοδος που αναπτύχθηκε από τους επιστήμονες της EPFL για τη φωτοπυρόλυση βιομάζας παράγει όχι μόνο πολύτιμο αέριο σύνθεσης αλλά και βιοκάρβουνο στερεού άνθρακα που μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί σε άλλες εφαρμογές. Το Syngas είναι ένα μείγμα υδρογόνου, μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα και άλλων υδρογονανθράκων, και αυτοί είναι που χρησιμοποιούνται ως «βιοκαύσιμα» για την παραγωγή ενέργειας, ενώ το βιοκάρβουνο θεωρείται συχνά ως στερεό απόβλητο άνθρακα αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε γεωργικές εφαρμογές.
Η μέθοδος εκτελεί πυρόλυση με φακό με την χρήση μιας λάμπας Xenon, που χρησιμοποιείται συνήθως για τη σκλήρυνση μεταλλικών μελανιών σε ηλεκτρονικά. Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης το σύστημα τα τελευταία χρόνια για άλλους σκοπούς, όπως τη σύνθεση νανοσωματιδίων.
Η ιδέα είναι να δημιουργηθεί μια ισχυρή λάμψη μέσω του φακού, την οποία η βιομάζα απορροφά και η οποία ενεργοποιεί ακαριαία μια φωτοθερμική μετατροπή της βιομάζας σε αέριο σύνθεσης και βιοκάρβουνο. Οι φλούδες της μπανάνας αρχικά ξηράνθηκαν στους 105°C για 24 ώρες και στη συνέχεια αλέστηκαν και κοσκινίστηκαν σε λεπτή σκόνη. Η σκόνη στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε έναν αντιδραστήρα από ανοξείδωτο χάλυβα με ένα τυπικό γυάλινο παράθυρο σε πίεση περιβάλλοντος και υπό αδρανή ατμόσφαιρα. Η λυχνία Xenon αναβοσβήνει και η όλη διαδικασία μετατροπής ολοκληρώνεται σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ενέργεια σε χρόνο μηδέν
«Κάθε κιλό αποξηραμένης βιομάζας μπορεί να δημιουργήσει περίπου 100 λίτρα υδρογόνου και 330 γραμμάρια βιοαπανθράκωσης, που είναι έως και 33% κατά βάρος της αρχικής αποξηραμένης μάζας φλούδας μπανάνας», λέει ο Bhawna Nagar, ο οποίος εργάστηκε στη μελέτη. Η μέθοδος είχε επίσης ένα θετικό υπολογισμένο ενεργειακό αποτέλεσμα 4,09 MJ ανά κιλό αποξηραμένης βιομάζας.
Και τα δύο τελικά προϊόντα της μεθόδου, δηλαδή το υδρογόνο και ο βιοάνθρακας στερεού άνθρακα, είναι πολύτιμα. Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πράσινο καύσιμο, ενώ ο βιοάνθρακας μπορεί είτε να θαφτεί και να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα είτε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή αγώγιμων ηλεκτροδίων.
«Η συνάφεια της δουλειάς μας ενισχύεται περαιτέρω από το γεγονός ότι συλλαμβάνουμε έμμεσα αποθήκες CO2 από την ατμόσφαιρα εδώ και χρόνια», λέει ο Nagar. «Το έχουμε μετατρέψει σε χρήσιμα τελικά προϊόντα σε χρόνο μηδέν χρησιμοποιώντας μια λάμπα φλας Xenon».
με Αριθμό Μητρώου 12691
