تحويل البلاستيك إلى هيدروجين
تستكشف شركة “فيوجن-وان” الكندية تقنية لتحويل البلاستيك إلى هيدروجين وهو ما قد يُشكل حلاً مستداماً للنفايات المتراكمة في المكبات إلى مصدر يعد عنصراً حيوياً في تكنولوجيا خلايا الوقود وإنتاج الكهرباء ومصدرا محتملا للهيدروجين.
مخاطر النفايات البلاستيكية
وقيمت وكالة حماية البيئة الأميركية (إي بي إيه) والمختبر الوطني للطاقة المتجددة (إن آر إي إل) الآثار الضارة للنفايات البلاستيكية من حيث التدهور البيئي.
ووفقا لوكالة حماية البيئة الأميركية تنتمي المواد البلاستيكية إلى فئة النفايات الصلبة البلدية (إم إس دبليو) سريعة الانتشار.
وعلى الرغم من أن البلاستيك يوجد في جميع المجالات الرئيسة للنفايات الصلبة البلدية فقد شكلت الحاويات وعبوات التغليف أكثر من 14.5 مليون طن من النفايات البلاستيكية في عام 2018.
وحسب ما نشره موقع (آزو كليت تك) أنتجت الولايات المتحدة في عام 2018 أكثر من 35.7 مليون طن من النفايات البلاستيكية 12.2% من إنتاج النفايات الصلبة البلدية.
وفي العام ذاته بلغ إجمالي كمية المواد البلاستيكية المحترقة في النفايات الصلبة البلدية 5.6 مليون طن يمثل هذا 16.3% من إجمالي النفايات الصلبة التي تم حرقها لتوليد الكهرباء في ذلك العام.
وفي عام 2018 تم التخلص من 27 مليون طن من البلاستيك في مكبات النفايات وهذا يمثل 18.5% من إجمالي النفايات الصلبة المحلية التي يتم طمرها وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
وقدّر المختبر الوطني للطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة الأميركية أن الطاقة من الحطام البلاستيكي المدفون في عام 2019 كانت كافية لتوليد 5% من الكهرباء التي يستهلكها قطاع النقل أو 5.5% من جانب القطاع الصناعي.
وتشير هذه الإحصائيات إلى أن النفايات البلاستيكية تُشكل مصدراً مهماً لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري بالإضافة إلى تلوث التربة والهواء.. وتسلط البيانات الضوء على الحاجة إلى تطوير طرق مستدامة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى كهرباء.
إنتاج الهيدروجين من البلاستيك
باستعمال مفاعل هيدرو- بلاسمن شركة فيوجن- وان الكندية المجهز بأحدث تقنيات التحلل الحراري فإن الطريقة الجديدة لمعالجة النفايات تتيح تحويل البلاستيك إلى هيدروجين دون انبعاثات.
وبدلاً من أساليب التحلل الحراري وإصلاح البخار التقليدية طور فريق شركة فيوجن-وان نظاماً لتحليل البلاستيك والتحويل المنهجي لضمان الإنتاج الأمثل للهيدروجين دون منتجات ثانوية ضارة.
وتركز التقنية على التراكم الجماعي للنفايات البلاستيكية من مكبات النفايات في بالات ثم تُنقَل بعد ذلك إلى مواقع المعالجة بدلاً من معالجة الدفعات الفردية.
وتقليدياً كان لا بد من تصغير النفايات البلاستيكية إلى الحجم الأمثل للمعالجة ورغم ذلك فإن مفاعل هيدرو-بلاس الذي طورته فيوجن-وان مزود بتقنية مبتكرة لتفتيت النفايات البلاستيكية إلى الحجم المناسب.
وتتعرض النفايات البلاستيكية من مكبات النفايات في المفاعل لبيئة شديدة الحرارة والندرة في الأكسجين ما يضمن تفكك سلسلة البوليمر دون انبعاثات إذ تتفكك سلسلة البوليمر الطويلة من البلاستيك في نظام غاز تخليقي غني بالهيدروجين.
بعد ذلك يتم تبريد الغاز التخليقي ووضعه في نظام طرفي وتحويله إلى منتجات وكهرباء قيّمة حيث إن الطريقة الجديدة توفر الوقت وتقلل تكلفة العملية.
تحليل النفايات البلاستيكية مفاعل هيدرو-بلاس
ويمثّل مفاعل هيدرو-بلاس الجيل التالي من المفاعلات التي تحول البلاستيك إلى هيدروجين من النفايات بطريقة صديقة للبيئة.
ويستعمل مفاعل هيدرو-بلاس شعلة البلازما بتأيين النفايات البلاستيكية وتفكيكها إلى مركباتها المكونة.
في المقابل تنتج شعلة البلازما درجات حرارة تصل إلى 10 آلاف درجة مئوية ما يحول النفايات البلاستيكية إلى خليط من الغازات مثل الهيدروجين ومنتجات الكربون والغازات المفيدة.
ويتم فصل الهيدروجين واحتجازه لاستعماله مصدراً للطاقة بعد تبريد الغازات وتنقيتها بحسب ما نشره موقع آزو كليت تك.
ويمكن للمفاعل إدارة ركائز متنوعة قائمة على الكربون وقد تم تحسين عملية تحلل النفايات البلاستيكية على وجه التحديد.
ويتم توليد العديد من المنتجات التجارية المتجددة كمخرجات العملية بما في ذلك الهيدروجين المنقى بدرجة خلايا الوقود والكهرباء المحايدة كربونياً.
إضافة إلى ذلك يتمتع نظام هيدرو-بلاس بمزايا كبيرة على نظرائه إذ تُعد المعالجة منخفضة التكلفة بسبب متطلبات الحد الأدنى من معدات المعالجة المسبقة ووصلة المرافق ميزة رئيسة تشمل عدم وجود انبعاثات أو هدر للموارد تقريباً.
وتُعد قابلية نظام هيدرو-بلاس للتكيف وفقاً للمخرجات لضمان الإنتاج المستدام ميزة متطورة في سباق معالجة النفايات البلاستيكية الحديث.
وتُعد عملية البلازما المستعملة في مفاعل هيدرو-بلاس أكثر فاعلية من التقنيات التقليدية مثل الانحلال الحراري والتغويز وهذا يعني أن الكمية نفسها من النفايات البلاستيكية يمكن أن تنتج كمية أكبر من الهيدروجين وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.
وتم تطوير مفاعل هيدرو-بلاس ليكون أكثر نفعاً من المفاعلات التقليدية ما يسمح بالنقل والتركيب بطريقة مبسطة وهذا يزيد من إمكان الوصول إليه للعمليات الصغيرة.
ويُعد مفاعل هيدرو-بلاس قابلاً للتطوير وفقاً لمتطلبات العملية ما يشير إلى قابليته للاستعمال في التطبيقات الصناعية وصغيرة الحجم.
مشروع ميشيغان
يمثل مشروع ميشيغان الولايات المتحدة الأميركية نموذجاً أولياً تكنولوجياً لشركة فيوجن-وان لمرحلة ما قبل التسويق لتحويل البلاستيك إلى هيدروجين وهو يجمع بين جميع الابتكارات المثبتة المستقلة في نظام يعمل بكامل طاقته.
ومُنِحَ الموقع الذي اختارته الشركة سمة الاستعمال المؤقت بوصفه منطلقاً لإعادة التدوير إلى جانب جميع تصاريح إدارة النفايات اللازمة.
وقبل بدء العمليات التجارية في الموقع تخطط شركة فيوجن-وان لمعالجة العديد من مجموعات النفايات البلاستيكية وتحسين دمج منشأة لتحويل البلاستيك إلى هيدروجين لإثبات جاهزية النظام.
على صعيد آخر فإن الموقع مجهز بمحطات للمركبات والسكك الحديدية ومنشأة للنقل بالسكك الحديدية لنقل المواد الأولية بسرعة وفاعلية وشحن البضائع الجاهزة.
ويمهد ربط المنطقة المحلية بالبنية التحتية التي تعمل بالهيدروجين لمركبات خلايا وقود الهيدروجين والسكك الحديدية ويتيح التعاون مع الإدارات المحلية لتطوير بدائل تنقل خضراء.
إعادة التدوير
ويُعد إنتاج الهيدروجين من البلاستيك مجالاً علمياً وتكنولوجياً قابلاً للتطبيق ستزداد الحاجة إلى مصادر الطاقة المتجددة حيث يزداد اهتمام العالم بإعادة التدوير وتقليل النفايات.
ويرى المحللون أن هناك بحثاً مستمراً في المحفزات والعناصر الجديدة التي يمكن استعمالها لتعزيز فاعلية العملية واستمرارها.
ولكن لا تزال هناك عقبات للتغلب عليها ويُعد تطوير سلسلة إمداد موثوقة للمواد الأولية للنفايات البلاستيكية التي يصعب شراؤها في بعض المناطق تحدياً كبيراً كما ستساعد سلسلة التوريد الموثوقة في جمع النفايات البلاستيكية بشكل فعال من مكبات النفايات.
ويُعد تطوير الخوارزميات لتحديد وجود الملوثات البلاستيكية في مكبات النفايات مجالاً آخر يضم إمكانات بحثية هائلة ويُعد إنتاج الهيدروجين من النفايات البلاستيكية خطوة مهمة في إنتاج الطاقة المستدامة.
من ناحيتها تقوم شركة فيوجن-وان وتقنياتها الجديدة بإنتاج الهيدروجين من البلاستيك بكفاءة وتزويد العديد من الصناعات مثل قطاع والسيارات توليد الكهرباء بإطار عمل صديق للبيئة.
المصدر: مواقع إلكترونية
اقرأ أيضا..تركيب أكبر توربين رياح بحرية في العالم