Новая технология превращает отходы в чистый водород
- Четверг Апрель 3rd, 2025 17:43
Фото КТУ, ЛЭИ
Ученые из Каунасского технологического университета (КТУ) и Литовского энергетического института (ЛЭИ) разработали новую технологию производства водорода, которая не только позволяет извлекать ценное топливо из отходов, но и решает давнюю проблему процесса газификации – образование смолы. Этот метод повышает эффективность извлечения водорода и снижает зависимость отрасли от ископаемого топлива, открывая перспективный путь к более устойчивому производству энергии.
Преимущества изобретения
Водород считается одним из важнейших источников энергии будущего, однако традиционные методы газификации зачастую не могут обеспечить его высокую чистоту. Это ограничивает возможности его промышленного применения и создает потребность в более совершенных производственных решениях.
Для решения этой проблемы ученые КТУ и ЛЭИ разработали двухступенчатую систему переработки, состоящую из установки газификации с восходящим потоком и реактора каталитического риформинга.
Чтобы извлечь водород из отходов, необходимо сначала преобразовать его в газ, в котором водород становится одним из основных компонентов. Это достигается посредством процесса газификации.
«Газификация – это передовая, перспективная и экологически чистая технология, в ходе которой отходы нагреваются в контролируемой среде пара и кислорода для получения синтетического газа», – говорит научный сотрудник КТУ д-р Сами Юсеф.
Синтетический газ – это газовая смесь, состоящая в основном из водорода, оксида углерода и диоксида углерода. Этот газ можно использовать в качестве источника энергии или подвергать дальнейшей переработке для получения чистого водорода.
Проверка: по словам д-ра С. Юсефа, экспериментальные результаты показали, что эта технология эффективно работает в различных условиях. Фото КТУ, ЛЭИ
Работает эффективно
Несмотря на преимущества технологии, одной из главных проблем газификации является смола, которая не только снижает эффективность процесса и повреждает оборудование, но и мешает извлечению водорода, тормозя необходимые химические реакции.
Для решения этой проблемы синтетический газ направляется в реактор каталитического риформинга, в котором специальные катализаторы разлагают смолу на более мелкие молекулы. Эти катализаторы стимулируют химические реакции, которые увеличивают количество водорода в синтетическом газе, которое может составлять до 60 проц. от общего объема газа, что делает этот метод более эффективной и экологически чистой альтернативой производству топлива.
По мнению ученых, одним из важнейших факторов в этой технологии является выбор катализаторов в реакторе риформинга. По этой причине исследователи протестировали как коммерчески доступные, так и разработанные в лабораторных условиях катализаторы.
«Экспериментальные результаты показали, что данная технология эффективно работает в различных условиях. Среди испытанных катализаторов наиболее эффективным оказался KATALCO™ 57-4GQ. Его большая площадь поверхности, стабильность и долговечность обеспечили эффективное расщепление смолы и значительно увеличили выработку водорода», – говорит С. Юсеф.
Различные отходы
В отличие от традиционных технологий газификации, требующих высокого потребления энергии или сложных процессов контроля давления, эта новая методика работает при атмосферном давлении. Это снижает потребность в дорогостоящей инфраструктуре и повышает безопасность процесса.
По сравнению с наиболее широко используемым методом производства водорода – паровым риформингом метана (SMR) – новый метод отличается большей энергоэффективностью и меньшим загрязнением окружающей среды.
«Технология SMR использует природный газ – невозобновляемое ископаемое топливо – и выбрасывает большое количество углекислого газа, что делает ее неустойчивой в долгосрочной перспективе. Разработанный нами метод позволяет производить водород из отходов, превращая его в экономичное и возобновляемое сырье», – отмечает С. Юсеф.
Хотя первоначальное исследование было сосредоточено на переработке медицинских отходов, эта технология имеет более широкое применение. «Этот метод универсален и может применяться для переработки различных органических и промышленных отходов: пластика, текстиля, остатков биомассы. Перед переработкой отходы необходимо правильно собрать, отсортировать и предварительно обработать, чтобы обеспечить их однородный состав и размер; это помогает оптимизировать процесс переработки», – поясняет эксперт КТУ.
Технологический уровень этой инновации достиг пятого уровня технологической готовности (TRL5). Этот уровень означает, что метод уже был протестирован в среде, имитирующей реальные промышленные условия.
«Стадия TRL5 подтверждает, что технология была опробована с использованием реакторов, которые по принципам своей работы приближены к промышленным моделям, а в настоящее время ведутся работы по внедрению полной системы», – говорит С. Юсеф.
Дальнейшие научные исследования и оптимизация процесса могут открыть путь коммерческому применению этой технологии, направленной на устойчивое производство водорода в промышленных масштабах в ближайшем будущем.
Партнеры
MRF
Projektui „Mano Lietuva“ 2025 m. skirtas 15 000 Eur dalinis finansavimas.