Non più spazzatura: è possibile estrarre idrogeno verde dai rifiuti di plastica

L’idrogeno è considerato una promettente alternativa ai combustibili fossili, ma i metodi utilizzati per produrlo generano troppa anidride carbonica o sono troppo costosi. I ricercatori della Rice University di Houston, in Texas, hanno trovato un modo per estrarre l’idrogeno dai rifiuti di plastica con un metodo a basse emissioni che potrebbe più che ripagarsi da solo. “In questo lavoro, abbiamo convertito i rifiuti plastici ⎯ compresi quelli misti che non devono essere selezionati per tipo o lavati ⎯ in idrogeno gassoso ad alta resa e grafene di alto valore“, dice Kevin Wyss, dottorando della Rice e autore principale di uno studio pubblicato su Advanced Materials. “Se il grafene prodotto viene venduto solo al 5% dell’attuale valore di mercato ⎯ praticamente con uno sconto del 95% ⎯ l’idrogeno pulito potrebbe essere prodotto gratuitamente“.

A titolo di paragone, l’idrogeno verde ⎯ cioè quello prodotto utilizzando fonti di energia rinnovabile per scindere l’acqua nei due elementi che lo compongono ⎯ costa circa 5 dollari per poco più di due chili. Anche se più economico, la maggior parte di quasi 100 milioni di tonnellate di idrogeno utilizzati a livello globale nel 2022 derivava da combustibili fossili e la sua produzione generava circa 12 tonnellate di anidride carbonica per ogni tonnellata di idrogeno.

“La principale forma di idrogeno utilizzata oggi è quella grigia, prodotta attraverso il reforming del vapore-metano, un metodo che genera molta anidride carbonica“, dice James Tour, professore di chimica alla Rice University. “La domanda di idrogeno probabilmente salirà alle stelle nei prossimi decenni, quindi non possiamo continuare a produrlo nello stesso modo in cui lo abbiamo fatto finora se vogliamo davvero raggiungere le emissioni nette zero entro il 2050“, conferma.

I ricercatori hanno esposto campioni di rifiuti plastici a un rapido riscaldamento flash Joule per circa quattro secondi, portando la loro temperatura a 3100 gradi Kelvin. Il processo vaporizza l’idrogeno presente nella plastica, lasciando dietro di sé il grafene, un materiale estremamente leggero e resistente costituito da un singolo strato di atomi di carbonio.

“Quando abbiamo scoperto il riscaldamento flash Joule e lo abbiamo applicato per riciclare la plastica di scarto in grafene, abbiamo osservato la produzione di molti gas volatili che uscivano dal reattore“, spiega Wyss. “Ci siamo chiesti cosa fossero, sospettando una miscela di piccoli idrocarburi e idrogeno, ma non avevamo la strumentazione per studiarne l’esatta composizione“.

Grazie a un finanziamento dell’Esercito degli Stati Uniti, il laboratorio ha acquistato l’attrezzatura necessaria per caratterizzare il contenuto vaporizzato. “Sappiamo che il polietilene, ad esempio, è composto per l’86% da carbonio e per il 14% da idrogeno e abbiamo dimostrato di essere in grado di recuperare fino al 68% dell’idrogeno atomico sotto forma di gas con una purezza del 94%“, afferma Wyss. “Spero che questo lavoro – conclude – permetta di produrre idrogeno pulito dai rifiuti plastici, possibilmente risolvendo problemi ambientali importanti come l’inquinamento da plastica e la produzione di idrogeno ad alta intensità di gas serra mediante steam reforming del metano“.