Lietuvos mokslininkai sukūrė būdą, kaip paversti atliekas švariu vandeniliu

Žaliasis arba švarus vandenilis yra svarbi Europos žaliojo kurso dalis – tai vienas iš pagrindinių įrankių, kuriais skatinama mūsų ekonomikos dekarbonizacija.

Tačiau, kaip rašoma KTU pranešime, įprasti vandenilio dujinimo metodai dažnai negali užtikrinti aukšto jo grynumo, kas riboja jo panaudojimo galimybes pramonėje ir kelia poreikį pažangesniems gamybos sprendimams.

Spręsdami šią problemą, KTU ir LEI mokslininkai sukūrė dviejų pakopų perdirbimo sistemą, kurią sudaro aukštutinio srauto dujinimo įrenginys ir katalizinio riformingo (perdirbimo proceso tipas – VŽ) reaktorius.

Anot jų, šis metodas didina vandenilio išgavimo efektyvumą ir sumažina pramonės priklausomybę nuo iškastinio kuro, suteikdamas perspektyvų kelią tvaresnei energijos gamybai.

Suskaido dervą

Kaip aiškina KTU mokslininkai, norint išgauti vandenilį iš atliekų, pirmiausia būtina jas paversti dujomis, kuriose vandenilis tampa viena iš pagrindinių sudedamųjų dalių. Tai pasiekiama taikant dujinimo procesą.

„Dujinimas yra pažangi, perspektyvi ir ekologiška technologija, o šio proceso metu atliekos yra kaitinamos kontroliuojamoje garų ir deguonies aplinkoje, kad susidarytų sintetinės dujos, sudarytos daugiausia iš vandenilio, anglies monoksido ir anglies dioksido“, – teigia KTU tyrėjas dr. Samy'is Yousefas.

Tačiau šio proceso metu susiformuoja derva, kuri ne tik mažina proceso efektyvumą ir pažeidžia įrangą, bet ir trikdo vandenilio išgavimą, stabdydama esmines chemines reakcijas.

Siekiant išspręsti šią problemą, KTU ir LEI tyrėjų technologijoje sintetinės dujos nukreipiamos į katalizinio riformingo reaktorių, kuriame naudojami specialūs katalizatoriai, skaidantys dervą į mažesnes molekules. 

Pasak KTU tyrėjų, šie katalizatoriai skatina chemines reakcijas, kurios padidina sintetinėse dujose esantį vandenilio kiekį – jis gali sudaryti iki 60% viso dujų tūrio, todėl šis metodas tampa efektyvesne ir ekologiškesne kuro gamybos alternatyva.

Platus spektras atliekų

Nors pradinis tyrimas buvo skirtas medicininių atliekų perdirbimui, ši technologija gali būti taikoma plačiau. 

„Šis metodas yra universalus ir gali būti pritaikytas įvairioms organinėms ir pramoninėms atliekoms – plastikui, tekstilei, biomasės likučiams – perdirbti. Prieš perdirbimą atliekos turi būti tinkamai surinktos, surūšiuotos ir iš anksto apdorotos, siekiant užtikrinti jų vienodą sudėtį ir dydį, kas padeda optimizuoti perdirbimo procesą“, – pasakoja dr. S. Yousefas.

Pasak KTU eksperto, palyginti su plačiausiai naudojamu vandenilio gamybos būdu – garinio metano riformingu (SMR), naujasis metodas išsiskiria didesniu energiniu efektyvumu ir mažesne aplinkos tarša.

„SMR technologija naudoja gamtines dujas – neatsinaujinantį iškastinį kurą – ir išskiria didelį kiekį anglies dioksido, todėl ji nėra tvari ilgalaikėje perspektyvoje. O mūsų sukurtas metodas leidžia gaminti vandenilį iš atliekų, paverčiant jas ekonomiška ir atsinaujinančia žaliava“, – pažymi jis.

Kitas privalumas, kurį įvardina KTU, technologijos veikimas esant atmosferos slėgiui. Tai leidžia sumažinti brangios infrastruktūros poreikį ir padidinti proceso saugumą, kadangi tradicinėms dujinimo technologijoms reikalingos didelės energijos sąnaudos bei sudėtingi slėgio reguliavimo procesai.

Šios inovacijos technologinė pažanga pasiekė penktąjį technologinės parengties lygį (TRL5), tai reiškia, kad metodas jau buvo išbandytas aplinkoje, imituojančioje realias pramonines sąlygas. Kaip nurodo KTU, tolimesni moksliniai tyrimai bei proceso optimizavimas leis priartinti šią technologiją prie komercinio taikymo.