Banany nowym źródłem energii? A my wyrzucamy ich skórki!

Potencjalnym źródłem energii odnawialnej może być wodór powstający na drodze rozkładu odpadów organicznych, czyli biomasy. Mogą być to pozostałości zarówno pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego.

Dodatkowo, biomasa ma zdolność pochłaniania i magazynowania CO2 z atmosfery. Badacze od lat próbują opracować najbardziej efektywną metodę przekształcania odpadów organicznych w energię. Wodór w kontekście energetyki jest bowiem niezwykle istotny. Stosowany jest w wielu branżach, jak np. samochodowej, kolejowej, lotniczej czy morskiej.

Dlatego otwartą kwestią cały czas pozostaje, jak uzyskiwać ten pierwiastek, by jego produkcja okazała się wydajna i możliwie jak najbardziej ekologiczna.

Obecnie istnieją dwa procesy technologiczne przetwarzania biomasy w energię - zgazowanie i piroliza. Na drodze zagazowania biomasa podgrzewana jest do temperatury około tysiąca stopni Celsjusza. Następnie przekształca się w gaz (gaz syntezowy) i związki stałe (biowęgiel). Podczas pirolizy biomasa podgrzewana jest do niższej temperatury (400-800 stopni Celsjusza) i pod ciśnieniem (5 barów). Metoda ta jest jednak czasochłonna i wymaga specjalistycznego sprzętu.

Swój pomysł w tej sprawie przedstawili badacze ze szwajcarskiej uczelni School of Basic Sciences EPFL. Naukowcy odkryli nową metodę fotopirolizy biomasy. W wyniku procesu powstaje gaz syntezowy stanowiący mieszankę m.in. wodoru, metanu, tlenku węgla oraz biowęgiel, który szeroko wykorzystuje się w rolnictwie. Naukowcy znaleźli sposób na jego pozyskiwanie – chodzi m.in. o skórki od bananów (skórka od banana zawiera dużo węgla, wodoru i tlenu zamkniętych pod postacią węglowodanów, wody oraz białek).

Zespół pod kierownictwem Huberta Giraulta opracował nowy sposób pirolizy (proces degradacji przeprowadzany w wysokiej temperaturze) biomasy z wykorzystaniem krótkich, acz intensywnych impulsów świetlnych. W procesie pirolizy wykorzystano lampę ksenonową, która jest powszechnie używana m.in. przy produkcji elektronicznych elementów drukowanych (np. płytki PCB). Girault i jego podwładni wykorzystali intensywne białe światło o temperaturze do 1000 st. C, by napromieniować nim biomasę w postaci sproszkowanych skórek bananów. W wyniku działania wysokiej temperatury udało się uzyskać gaz syntezowy (tzw. syngaz, czyli mieszaninę tlenku węgla i wodoru) oraz biowęgiel.

Wodór pozyskiwany z syngazu posłuży również do tworzenia ekologicznego paliwa lotniczego E-Jet, który będzie wykorzystywany m.in. przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych. Szwajcarscy naukowcy podkreślają, że taką metodę wytwarzania gazu syntezowego można stosować wobec innych źródeł biomasy. Mowa o kolbach kukurydzy, skórkach pomarańczy, ziarnach kawy i łupinach orzechów kokosowych (naukowcy wierzą, że potencjalnych substratów jest jeszcze więcej), które są suszone w temperaturze 100 st. C przez 24 godziny, a następnie przerabiane na wspomniany już proszek. Uzyskaną w ten sposób substancję zamyka się w specjalnej, stalowej komorze i poddaje się działaniu światła o wysokiej temperaturze przez kilka milisekund. Każdy kg suszonej biomasy może wytworzyć około 100 litrów wodoru i 330 g biowęgla, co stanowi do 33 proc. masy oryginalnej suszonej masy skórki banana (gdyby wszystkie skórki od bananów na świecie zostały wykorzystane do produkcji wodoru w procesie fotopirolizy, roczna produkcja wyniosłaby 40 kiloton, czyli teoretycznie roczną produkcję 300-megawatowego elektrolizera. Obecnie nie istnieją urządzenia o tak dużej mocy). Metoda ta wyróżnia się na tle innych podobnych prób tym, że zarówno uzyskany syngaz, jak i biowęgiel są przydatne. Z gazu syntezowego uzyskuje się wodór, natomiast drugi produkt posłużyć może jako nawóz.

Nowatorska metoda produkcji wodoru z odpadów biomasy bez konieczności dostarczania dodatkowego ciepła, może okazać się prawdziwym przełomem. Nie tylko w kontekście wodoru, który może zostać wykorzystany jako paliwo, ale także do wytwarzania biowęgla. Taka taktyka może oznaczać znaczące korzyści dla klimatu.

Niestety, na komercjalizację tej metody trzeba jeszcze poczekać. Nie wiadomo na razie, kiedy metoda opracowana przez Szwajcarów wejdzie do użytku. Głównym problemem jest niska wydajność lamp ksenonowych. Dlatego badacze skupiają się nad zwiększeniem wydajności lampy ksenonowej.

Joanna Dubij, fot. Pixabay.com - zdjęcie ilustracyjne.