Когато едно научно откритие може да помогне за справянето с някой от най-належащите екологични проблеми на нашето време, това само по себе си е забележително постижение. А ако предлага решение на два проблема едновременно – още по-добре.

Ново изследване представя метод за превръщане на три от най-широко използваните видове пластмаса във водород – гориво, което има потенциала да се превърне в чист и изобилен енергиен източник на бъдещето.

Още по-впечатляващо е, че методът не изисква предварително сортиране на пластмасите. Това е скъп и трудоемък етап от процеса на рециклиране, който отчасти обяснява защо в момента се рециклират едва 9% от пластмасовите отпадъци.

„Предлагаме едновременно решение на два неотложни глобални проблема“, казва Ах-Хюнг Парк, инженер в областта на химичното и биомолекулярното инженерство в Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA), която ръководи изследването съвместно с учени от Южна Корея.

„Пластмасовите отпадъци се натрупват с тревожни темпове, а чистият водород е от ключово значение за декарбонизацията на енергийния сектор. Тази технология подхожда и към двете предизвикателства по новаторски начин, който позволява бъдещо разширяване на приложението ѝ.“

Как протича алкалната термична обработка

Процесът се нарича алкална термична обработка (ATT, от alkaline thermal treatment). Част от същия научен екип вече е разработила технологията за получаване на водород с висока чистота от морски водорасли.

При процеса се използват натриев хидроксид и топлина, които предизвикват химичните реакции, необходими за отделянето на водород.

Когато технологията е изпробвана върху смес от пластмасови отпадъци, включваща полиетилентерефталат (PET), полиетилен (PE) и полипропилен (PP), чрез ATT е получен водороден газ с чистота над 90%. При това пластмасите не са били предварително сортирани.

По-ниски температури и задържане на въглерода

В сравнение със съществуващите методи за производство на водород новият процес има две съществени предимства. На първо място, той протича при температури, които са с около 300–400 °C – или 572–752 °F – по-ниски от необходимите при алтернативните технологии.

Освен това процесът задържа по-голямата част от въглеродните странични продукти – около 75% – в твърда форма. Така въглеродът не се освобождава в атмосферата под формата на въглероден диоксид.

„Значителното ограничаване на преките емисии на CO2 показва, че производството на водород чрез ATT би могло да има екологични предимства пред конвенционалните процеси“, пишат авторите на изследването.

За да увеличат добива на водород, учените подлагат пластмасите PE и PP на предварителна обработка, която включва нагряване и окисляване. По този начин в полимерните вериги се въвежда кислород, което прави материалите по-реактивни.

Обикновено липсата на кислород в PE и PP ги прави устойчиви на химична обработка. Това е и една от причините съществуващите технологии да се затрудняват при преработването на смесени и несортирани пластмасови отпадъци.

„Като съчетава работа при по-ниски температури, възможност за улавяне на въглерода и ефективно използване на смесени пластмасови отпадъци, ATT предлага практически приложим начин за превръщането им в чисто водородно гориво“, посочват изследователите.

Изследователите подлагат PE и PP на предварителна обработка, за да постигнат максимален добив на водород. Резултатите са представени чрез тъмносините колони. (Park et al., PNAS, 2026 г.)

Следващото предизвикателство е мащабирането на технологията

Новият подход изглежда изключително обещаващ, но предстои още много работа, преди технологията да може да намери промишлено и търговско приложение.

Основното предизвикателство пред учените сега е да увеличат мащаба на процеса, така че той да може да се използва извън лабораторни условия. При проведените до момента експерименти са обработвани само много малки проби.

За да бъде постигната тази цел, ATT трябва да бъде допълнително оптимизирана. Необходимо е да се увеличи добивът на водород, да се ограничат въглеродните емисии и едновременно с това да се запазят сравнително ниските работни температури.

Сред изследваните в рамките на проучването материали са пластмаси, използвани за производството на сламки, торбички, съдове и бутилки за напитки. Става дума за широко разпространени продукти, произвеждани от суров петрол, които имат значителен принос за глобалната криза с пластмасовото замърсяване.

Не всеки водород е еднакво „чист“

Изследването ни приближава и до намирането на по-устойчиви начини за производство на водород.

Въпреки че водородът често е представян като „чисто“ гориво, тъй като при използването му се отделят само водни пари, действителното му въздействие върху климата зависи от начина, по който е произведен.

Понастоящем по-голямата част от водорода се получава от природен газ – изкопаемо гориво – чрез енергоемък процес, при който се отделят значителни количества CO2. Затова учените търсят и разработват алтернативни начини за неговото производство.

Като използва пластмасови отпадъци, задържа въглерода и едновременно с това произвежда водород, ATT би могла да се превърне в една от перспективните технологии за ограничаване на зависимостта от изкопаеми горива – при условие че процесът бъде успешно приложен в по-голям мащаб.

„Като намалява разходите за сортиране и опростява процеса – две от основните пречки пред търговското приложение – тази технология има потенциала да се превърне в ключова технология от следващо поколение, която да подкрепя едновременно развитието на водородната и на кръговата икономика“, казва инженерът-химик и специалист по материалознание У-Дже Ким от Женския университет „Ихва“ в Южна Корея.

Изследването е публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Източник: Science Alert; превод и редакция: Владимир Тодоров