Δύο καινοτόμα και οικονομικά αποδοτικά συστήματα παραγωγής υδρογόνου, που χρησιμοποιούν την ουρία από τα ούρα και τα λύματα, ανέπτυξαν ερευνητές στην Αυστραλία, ανοίγοντας νέους δρόμους στην «πράσινη» ενέργεια και την περιβαλλοντική αποκατάσταση.
Τα νέα αυτά συστήματα, αποτέλεσμα έρευνας του Κέντρου Αριστείας για την Επιστήμη του Άνθρακα και την Καινοτομία (COE-CSI) και του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας, αξιοποιούν την ηλεκτρόλυση της ουρίας, διαδικασία σημαντικά λιγότερο ενεργοβόρα από την παραδοσιακή ηλεκτρόλυση νερού. Η παραγωγή υδρογόνου με αυτόν τον τρόπο είναι πιο οικονομική και περιβαλλοντικά βιώσιμη, σε σύγκριση με την παραγωγή «γκρι» υδρογόνου από ορυκτά καύσιμα, η οποία συνοδεύεται από υψηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Ωστόσο, η χρήση ουρίας στην ηλεκτρόλυση είχε έως τώρα περιορισμούς: χαμηλές αποδόσεις υδρογόνου και δημιουργία ανεπιθύμητων και τοξικών παραπροϊόντων, όπως νιτρικά και νιτρώδη, τα οποία μειώνουν την απόδοση της διαδικασίας.
Η ομάδα των Αυστραλών επιστημόνων δημοσίευσε δύο μελέτες περιγράφοντας πώς ξεπέρασαν τα παραπάνω προβλήματα. Η πρώτη μελέτη παρουσίασε ένα σύστημα ηλεκτρόλυσης χωρίς μεμβράνη, με καταλύτη από χαλκό, που χρησιμοποιεί καθαρή ουρία. Αν και αποτελεσματικό, το σύστημα βασίζεται σε ουρία που παράγεται μέσω της ενεργοβόρας και ρυπογόνου διεργασίας Haber-Bosch.
Για τον λόγο αυτό, η δεύτερη μελέτη επικεντρώθηκε στην αξιοποίηση της ανθρώπινης ούρησης ως πιο «πράσινης» πηγής ουρίας. Η χρήση ούρων είναι περιβαλλοντικά φιλική και προσφέρει μια βιώσιμη λύση για την ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου και αποκατάσταση του υδάτινου περιβάλλοντος, δεδομένου ότι τα λύματα είναι πλούσια σε αζωτούχα απόβλητα.
Παρότι τα ούρα αποτελούν προσβάσιμη πηγή ουρίας, περιέχουν επίσης ιόντα χλωρίου που προκαλούν διαβρωτική δράση στο ανοδικό ηλεκτρόδιο του συστήματος. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν καινοτόμο μηχανισμό οξείδωσης μέσω χλωρίου, χρησιμοποιώντας καταλύτες από πλατίνα πάνω σε ανθρακική βάση.
Όπως εξήγησε ο καθηγητής Shizhang Qiao, το σύστημα παράγει αβλαβές άζωτο αντί για τοξικά υποπροϊόντα, ενώ χρησιμοποιεί έως και 27% λιγότερη ενέργεια από τα συστήματα ηλεκτρόλυσης νερού. Ωστόσο, η χρήση πλατίνας, ενός σπάνιου και ακριβού μετάλλου, δεν θεωρείται βιώσιμη μακροπρόθεσμα.
Για αυτόν τον λόγο, η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας θα επικεντρωθεί τώρα στην ανάπτυξη μη πολύτιμων μεταλλικών καταλυτών, επίσης βασισμένων σε άνθρακα, για τη δημιουργία φθηνότερων και αποδοτικότερων συστημάτων που θα βασίζονται σε λύματα και ούρα χωρίς τη χρήση μεμβράνης.
Η συγκεκριμένη τεχνολογία ανοίγει σημαντικές προοπτικές όχι μόνο για την καθαρή παραγωγή υδρογόνου, αλλά και για τη διαχείριση αποβλήτων και την κυκλική οικονομία, προσφέροντας μια διπλή λύση σε δύο από τις μεγαλύτερες προκλήσεις του πλανήτη: την ενεργειακή κρίση και τη ρύπανση των υδάτων.
«Δεν λύσαμε ακόμα όλα τα προβλήματα», τόνισε ο καθηγητής Yao Zheng, «αλλά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα συστήματά μας μπορούν να κλιμακωθούν και να προσφέρουν μια ρεαλιστική, οικονομικά βιώσιμη λύση για την πράσινη ενέργεια του μέλλοντος».
[via]
