L’hydrogène est considéré comme une alternative prometteuse aux combustibles fossiles, mais les méthodes utilisées pour le produire génèrent soit trop de dioxyde de carbone, soit sont trop coûteuses.
Des chercheurs de l’Université Rice ont trouvé un moyen d’extraire de l’hydrogène à partir de déchets plastiques en utilisant une méthode à faibles émissions qui pourrait être rentable.
Nouvelle méthode de production d’hydrogène à partir de déchets plastiques
Dans cette étude, les chercheurs ont réussi à convertir des déchets plastiques, y compris des plastiques mélangés qui n’ont pas besoin d’être triés par type ou lavés, en gaz d’hydrogène à haut rendement et en graphène de haute qualité.
Kevin Wyss, principal auteur de l’étude publiée dans Advanced Materials, a indiqué : « Si le graphène produit est vendu à seulement 5% de la valeur marchande actuelle, soit une réduction de 95%, de l’hydrogène propre pourrait être produit gratuitement. »
Comparaison avec l’hydrogène « vert »
À titre de comparaison, l’hydrogène « vert », produit en utilisant des sources d’énergie renouvelables pour décomposer l’eau en ses deux éléments constitutifs, coûte environ 5 dollars pour un peu plus de deux livres (soit 0,9 kg).
Bien que moins cher, la majeure partie des près de 100 millions de tonnes d’hydrogène utilisées dans le monde en 2022 était dérivée de combustibles fossiles, sa production générant environ 12 tonnes de dioxyde de carbone par tonne d’hydrogène.
Le processus de chauffage rapide par effet Joule
Les chercheurs ont exposé des échantillons de déchets plastiques à un chauffage rapide par effet Joule pendant environ quatre secondes, portant leur température à 3100 degrés Kelvin (soit 2826.85°C).
Le processus vaporise l’hydrogène présent dans les plastiques, laissant derrière lui du graphène, un matériau extrêmement léger et durable composé d’une seule couche d’atomes de carbone.
Récupération de l’hydrogène
« Nous savons que le polyéthylène, par exemple, est composé de 86 % de carbone et de 14 % d’hydrogène, et nous avons démontré que nous pouvions récupérer jusqu’à 68 % de cet hydrogène atomique sous forme de gaz avec une pureté de 94 %« , a conclu M. Wyss. « Développer les méthodes et l’expertise nécessaires pour caractériser et quantifier tous les gaz, y compris l’hydrogène, produits par cette méthode a été pour moi un processus difficile mais gratifiant.«
En synthèse
Cette recherche pourrait permettre la production d’hydrogène propre à partir de déchets plastiques, résolvant potentiellement des problèmes environnementaux majeurs tels que la pollution plastique et la production d’hydrogène à forte intensité de gaz à effet de serre par reformage du méthane à la vapeur.
Légende illustration principale : James Tour (à gauche) et Kevin Wyss. Crédit : Gustavo Raskosky/Rice University
Article – « Synthesis of clean hydrogen gas from waste plastic at zero net cost » – DOI: 10.1002/adma.202306763 – Revue : Advanced Materials
Auteurs : Kevin Wyss, Karla Silva, Ksenia Bets, Wala Algozeeb, Carter Kittrell, Carolyn Teng, ChiHun Choi, Weiyin Chen, Jacob Beckham, Boris Yakobson et James Tour
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