Van PET naar schone waterstof: een schaalbare oplossing op zonne-energie

Een team van Koreaanse wetenschappers heeft een schaalbare groene technologie ontwikkeld die PET afval omzet in ethyleenglycol, tereftaalzuur en waterstof met alleen zonlicht en water als katalysatoren.

Onderzoekers van de Seoul National University, hebben de succesvolle ontwikkeling aangekondigd van een fotokatalytisch systeem dat waterstof produceert uit PET-flessen. De belangrijkste innovatie ligt in het verpakken van de fotokatalysator in een hydrogelpolymeer, waardoor deze op water blijft drijven en actief blijft, zelfs onder zware omstandigheden.

De meest gebruikte methode voor de productie van waterstof – methaanstoomreforming – verbruikt veel energie en stoot aanzienlijke broeikasgassen uit. Fotokatalytische waterstofproductie, die afhankelijk is van zonlicht, is een schoner alternatief, maar kent uitdagingen wat betreft het handhaven van de stabiliteit onder sterk licht en chemische stress.

Om deze beperkingen te overwinnen, introduceerde het IBS-team een ​​strategie die de katalysator stabiliseert binnen een polymeernetwerk en de reactieplaats op het grensvlak tussen lucht en water plaatst. Deze opstelling voorkomt veelvoorkomende problemen zoals katalysatorverlies, slechte gasscheiding en omgekeerde reacties. Het systeem breekt PET af tot nuttige bijproducten als ethyleenglycol en tereftaalzuur, terwijl schone waterstof in de lucht vrijkomt.

“De sleutel was het ontwerpen van een structuur die niet alleen in theorie werkt, maar ook onder praktische buitenomstandigheden”, zei postdoc Lee Wanghee. “Elk detail – van het materiaalontwerp tot de water-luchtinterface – moest worden geoptimaliseerd voor gebruik in de praktijk.”

Twee maanden stabiel op zeewater

De onderzoekers toonden aan dat hun systeem meer dan twee maanden stabiel bleef, zelfs in zeer alkalische omstandigheden. Het drijvende katalysatorsysteem werkt ook in diverse wateromgevingen, waaronder zeewater en kraanwater.

In tests met een apparaat van één vierkante meter, buiten geplaatst onder natuurlijk zonlicht, produceerde het systeem met succes waterstof uit opgelost PET-flessenafval. Aanvullende economische en opschalingssimulaties toonden aan dat de technologie kan worden uitgebreid tot 10 of zelfs 100 vierkante meter, wat een pad biedt naar kosteneffectieve, koolstofvrije waterstofproductie.

“Dit onderzoek opent een nieuwe weg waarbij plastic afval een waardevolle energiebron wordt”, aldus professor Kim Dae-Hyeong. “Het is een zinvolle stap die zowel milieuvervuiling als de vraag naar schone energie aanpakt.”

Professor Hyeon Taeghwan voegde eraan toe: “Dit werk is een zeldzaam voorbeeld van een fotokatalytisch systeem dat betrouwbaar functioneert in de echte wereld – niet alleen in het laboratorium. Het zou een belangrijke stap kunnen zijn naar een waterstofaangedreven, koolstofneutrale samenleving.”