Dank dieses neuen elektrochemischen Prozesses ist die solarbetriebene Wasserstoffproduktion nun Realität

Insbesondere die Erzeugung sauberer Energie kann eine schwierige Aufgabe sein, die in manchen Szenarien den Nutzen ihrer Nutzung erheblich schmälert.

Solar-powered hydrogen production has been a goal of engineers for decades, but the task has proven expensive and very difficult to complete, causing the science to fall behind other ways to produce green energy, such as solar and geothermal options.

Die solarbetriebene Wasserstoffproduktion ist seit Jahrzehnten ein Ziel von Ingenieuren, aber die Aufgabe hat sich als teuer und sehr schwierig zu bewältigen erwiesen, was dazu geführt hat, dass die Wissenschaft hinter anderen Methoden zur Erzeugung grüner Energie, wie beispielsweise Solar- und Geothermieoptionen, zurückbleibt.

This month marks a major development in this research as a team of engineers based out of the EU introduced an electrochemical plastic recycling process that produces hydrogen as a clean byproduct. Here's what you need to know

Dieser Monat markiert einen wichtigen Fortschritt in dieser Forschung, da ein Team von Ingenieuren aus der EU ein elektrochemisches Kunststoffrecyclingverfahren eingeführt hat, bei dem Wasserstoff als sauberes Nebenprodukt entsteht. Folgendes müssen Sie wissen:

Notably, creating clean energy can be a difficult task that, in some scenarios, heavily reduces the advantage of using it in the first place. Systems like solar panels and wind farms can cost a lot to set up, monitor, and maintain. Additionally, they require lots of space and often rely on older manufacturing methods that aren't green to produce. This research seeks to transform this paradigm, keeping the production methods and strategies in line with the overall goal of achieving clean energy.

Insbesondere die Erzeugung sauberer Energie kann eine schwierige Aufgabe sein, die in manchen Szenarien den Nutzen ihrer Nutzung erheblich schmälert. Die Einrichtung, Überwachung und Wartung von Systemen wie Solarpaneelen und Windparks kann viel kosten. Darüber hinaus benötigen sie viel Platz und sind häufig auf ältere Herstellungsmethoden angewiesen, deren Herstellung nicht umweltfreundlich ist. Diese Forschung zielt darauf ab, dieses Paradigma zu ändern und die Produktionsmethoden und -strategien im Einklang mit dem Gesamtziel der Erzielung sauberer Energie zu halten.

Plastic Waste

Plastikmüll

Levels of plastic waste have hit historic proportions globally. Already in 2024, analysts predict 220M tonnes of plastic waste will be produced. Sadly, only around 10% of this waste will ever make it to a recycling plant. Consequently, the remaining 90% of waste sits in landfills, waterways, and on city streets.

Die Menge an Plastikmüll hat weltweit historische Ausmaße erreicht. Bereits im Jahr 2024 prognostizieren Analysten, dass 220 Millionen Tonnen Plastikmüll produziert werden. Leider gelangen nur etwa 10 % dieser Abfälle jemals in eine Recyclinganlage. Folglich landen die restlichen 90 % des Abfalls auf Mülldeponien, in Wasserstraßen und auf städtischen Straßen.

Could Get Worse

Könnte schlimmer werden

According to environmentalists and researchers, the plastic waste dilemma is only going to get worse in the coming years. For one, every year provides improved production capacity, resulting in more use and waste.

Laut Umweltschützern und Forschern wird sich das Plastikmüll-Dilemma in den kommenden Jahren nur noch verschlimmern. Zum einen sorgt jedes Jahr für eine verbesserte Produktionskapazität, was zu mehr Verbrauch und Verschwendung führt.

Plastic Dangers Intensify

Die Gefahren durch Plastik nehmen zu

Over time, plastic breaks down into harmful byproducts that can result in health issues like cancer and antibiotic resistance, in addition to the obvious environmental impacts. Tiny plastic pollutants have been found in the food chain.

Im Laufe der Zeit zerfällt Kunststoff in schädliche Nebenprodukte, die neben den offensichtlichen Auswirkungen auf die Umwelt auch gesundheitliche Probleme wie Krebs und Antibiotikaresistenzen zur Folge haben können. In der Nahrungskette wurden winzige Plastikschadstoffe gefunden.

Notably, a large portion of this plastic waste includes polystyrene, which is the product that engineers targeted for their carbon recycling strategy that led them to the solar-powered hydrogen production strategy.

Bemerkenswert ist, dass ein großer Teil dieser Kunststoffabfälle Polystyrol enthält, das Produkt, das die Ingenieure für ihre Kohlenstoffrecyclingstrategie ins Visier genommen haben, die sie zur solarbetriebenen Wasserstoffproduktionsstrategie führte.

Carbon Recycling Seeks to Reduce Waste

Carbon Recycling zielt darauf ab, Abfall zu reduzieren

There are currently many different recycling methods available to help reduce waste. One of the most celebrated and effective is carbon recycling. This strategy revolves around breaking down waste and using it to create new materials that can then be used in other manufacturing processes.

Derzeit stehen viele verschiedene Recyclingmethoden zur Verfügung, um den Abfall zu reduzieren. Eines der bekanntesten und effektivsten Verfahren ist das Kohlenstoffrecycling. Bei dieser Strategie geht es darum, Abfälle zu zerlegen und daraus neue Materialien zu schaffen, die dann in anderen Herstellungsprozessen verwendet werden können.

The goal of carbon recycling is to eliminate waste one day by transforming useless plastic waste and giving it new life in the form of early-stage industrial material. Here are the most common types of carbon recycling in use today.

Das Ziel des Kohlenstoffrecyclings besteht darin, eines Tages Abfall zu vermeiden, indem nutzloser Kunststoffabfall umgewandelt und ihm in Form von Industriematerial im Frühstadium neues Leben eingehaucht wird. Hier sind die heute am häufigsten verwendeten Arten des Kohlenstoffrecyclings.

Electrochemical Degradation

Elektrochemischer Abbau

Electrochemical degradation uses a mix of certain chemicals and varying electrical charges to separate and create new chemical bonds within the waste plastic. This method requires a lot of electricity to successfully break down the chemical bonds and leave smaller, more useful molecules.

Beim elektrochemischen Abbau wird eine Mischung aus bestimmten Chemikalien und unterschiedlichen elektrischen Ladungen verwendet, um den Kunststoffabfall zu trennen und neue chemische Bindungen herzustellen. Diese Methode erfordert viel Strom, um die chemischen Bindungen erfolgreich aufzubrechen und kleinere, nützlichere Moleküle zurückzulassen.

Biodegradation

Biologischer Abbau

Biodegradation is another form of carbon recycling that has grown in popularity over the last few years. This method incorporates living organisms like fungi and bacteria.  These microorganisms feed off plastic waste on a molecular level which releases the carbon and oxygen molecules.

Der biologische Abbau ist eine weitere Form des Kohlenstoffrecyclings, die in den letzten Jahren immer beliebter geworden ist. Bei dieser Methode werden lebende Organismen wie Pilze und Bakterien einbezogen. Diese Mikroorganismen ernähren sich auf molekularer Ebene von Plastikmüll und setzen dabei Kohlenstoff- und Sauerstoffmoleküle frei.

This approach has the advantage of not requiring massive amounts of electricity or dangerous chemicals. However, it can be slow, and there is no way to fully determine how long the breakdown process will take as environmental conditions and other factors could affect the microorganism's performance.

Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass keine großen Mengen Strom oder gefährliche Chemikalien benötigt werden. Allerdings kann es langsam sein, und es gibt keine Möglichkeit, vollständig zu bestimmen, wie lange der Abbauprozess dauern wird, da Umweltbedingungen und andere Faktoren die Leistung des Mikroorganismus beeinträchtigen könnten.

Thermal Decomposition

Thermische Zersetzung

Thermal decomposition utilizes heat to break down the molecular bonds and free up carbon molecules using a process called pyrolysis. This method generates heat, steam, and electricity, which can be used to offset manufacturing requirements. Thermal decomposition provides low emissions, reduces air pollutants, and can produce bio-oil, carbon fibers, and many other valuable products.

Bei der thermischen Zersetzung wird Wärme genutzt, um molekulare Bindungen aufzubrechen und Kohlenstoffmoleküle freizusetzen. Dabei handelt es sich um einen Prozess namens Pyrolyse. Bei dieser Methode werden Wärme, Dampf und Strom erzeugt, die zum Ausgleich des Produktionsbedarfs genutzt werden können. Die thermische Zersetzung sorgt für geringe Emissionen, reduziert Luftschadstoffe und kann Bioöl, Kohlenstofffasern und viele andere wertvolle Produkte produzieren.

Hydrogen from Solar Panels Study

Studie zu Wasserstoff aus Solarmodulen

This month a team of engineers from Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen published a study in the journal Angewandte Chemie, detailing a new electrochemical process that requires minimal energy and doesn't produce any harmful byproducts.

Diesen Monat veröffentlichte ein Team von Ingenieuren des Friedrich-Wöhler-Forschungsinstituts für Nachhaltige Chemie in Göttingen in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine Studie, in der es einen neuen elektrochemischen Prozess beschreibt, der nur minimale Energie benötigt und keine schädlichen Nebenprodukte erzeugt.

The method relies on a process known as Iron electrocatalysis, which stimulates the materials and aids in degradation. The study specifically reviews using an electrocatalytic method to provide a more efficient degradation of polystyrenes. The engineers successfully proved that converting waste plastic into industrial material like monomeric benzoyl products was possible, creating hydrogen as a bi-product along the way.

Die Methode basiert auf einem Prozess namens Eisenelektrokatalyse, der die Materialien stimuliert und den Abbau unterstützt. In der Studie wird insbesondere der Einsatz einer elektrokatalytischen Methode untersucht, um einen effizienteren Abbau von Polystyrolen zu ermöglichen. Die Ingenieure haben erfolgreich bewiesen, dass die Umwandlung von Kunststoffabfällen in Industriematerialien wie monomere Benzoylprodukte möglich ist und dabei Wasserstoff als Nebenprodukt erzeugt.

Test

Prüfen

The testing began with engineers attempting to convert plastic waste on a gram scale. Specifically, the team created an iron porphyrin complex that could cycle between different oxidation steps, enhancing the polystyrene degradation process.

Die Tests begannen damit, dass Ingenieure versuchten, Plastikmüll im Gramm-Maßstab umzuwandeln. Konkret schuf das Team einen Eisen-Porphyrin-Komplex, der zwischen verschiedenen Oxidationsschritten wechseln kann und so den Polystyrol-Abbauprozess beschleunigt.

Results

Ergebnisse

The testing proved that the researchers could successfully create hydrogen using this method alongside a host of other helpful industrial materials, such as benzoic acid, which is found in many preservatives, and benzaldehyde. Notably, they had not set out to produce hydrogen at all but rather to showcase the efficiency of their low-energy carbon recycling method.

Die Tests bewiesen, dass die Forscher mit dieser Methode erfolgreich Wasserstoff zusammen mit einer Vielzahl anderer nützlicher Industriematerialien wie Benzoesäure, die in vielen Konservierungsmitteln enthalten ist, und Benzaldehyd herstellen konnten. Bemerkenswerterweise hatten sie sich gar nicht zum Ziel gesetzt, Wasserstoff zu produzieren, sondern vielmehr die Effizienz ihrer energiearmen CO2-Recyclingmethode zu demonstrieren.

Benefits

Vorteile

There are a lot of different benefits that this research brings to the markets. For one, the process is entirely Iron-based. Iron isn't rare and can be found all over the world. This readily available ingredient is easy to obtain, inexpensive, and available in mass quantities.

Es gibt viele verschiedene Vorteile, die diese Forschung den Märkten bringt. Zum einen basiert der Prozess vollständig auf Eisen. Eisen ist keine Seltenheit und kommt überall auf der Welt vor. Dieser leicht verfügbare Inhaltsstoff ist leicht zu beschaffen, kostengünstig und in großen Mengen erhältlich.

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