Cara baru untuk mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar hidrogen yang bersih

Para ilmuwan di Nanyang Technological University of Singapore (NTU Singapore) telah mengembangkan metode baru untuk mengubah sampah plastik menjadi hidrogen melalui pirolisis, proses kimia bersuhu tinggi.

Tidak seperti botol plastik PET yang mudah didaur ulang, sampah plastik yang mencakup kemasan makanan yang terkontaminasi, styrofoam, dan kantong plastik sulit untuk didaur ulang. Saat ini, baik dibakar atau dikubur di tempat pembuangan sampah, menyebabkan pencemaran air dan tanah.

Pirolisis dapat mengubah sampah plastik menjadi dua produk utama: hidrogen dan bentuk karbon padat yang disebut karbon nanotube. Hidrogen berguna untuk pembangkit listrik dan sel bahan bakar yang digunakan dalam kendaraan listrik, dengan air bersih yang digunakan sebagai satu-satunya produk sampingan.

Untuk lebih meningkatkan metode konversi baru dan menilai kelayakan komersialnya, tim peneliti mengujinya di NTU Smart Campus untuk pengolahan sampah plastik lokal. Hal ini dilakukan dalam kemitraan dengan Bluefield Renewable Energy, sebuah perusahaan lingkungan lokal yang berspesialisasi dalam teknologi seluler untuk mengubah limbah menjadi sumber daya.

Proyek penelitian multi-juta dolar, yang didukung oleh Dana Proyek Penyelarasan Industri dan Kolaborasi Industri (IAF-ICP) yang dikelola oleh Badan Sains, Teknologi, dan Penelitian Singapura (A*STAR), bertujuan untuk memakan waktu tiga tahun untuk mengembangkan solusi praktis untuk meningkatkan perekonomian. Ubah sampah plastik menjadi hidrogen.

Proyek ini juga akan menyelidiki potensi teknologi baru lainnya untuk pengelolaan sampah yang terdesentralisasi. Tujuannya adalah untuk mempelajari konversi aliran limbah yang menantang menjadi energi dan sumber daya berharga seperti syngas, biochar, karbon aktif, dan karbon nanotube.

Dengan 832 juta kilogram sampah plastik non-daur ulang yang diproduksi setiap tahun di Singapura, energi yang dikonversi dapat memberi daya hingga 1.000 rumah dengan lima kamar tidur selama setahun.

Dipimpin oleh Associate Professor Grzegorz Lisak dari Nanyang Environment and Water Research Institute (NEWRI) di NTU, proyek penelitian mengumpulkan sampah laut dari perairan setempat bekerja sama dengan Ocean Purpose Project, sebuah LSM dan perusahaan sosial yang berbasis di Singapura.

Tim NTU memperkirakan 269 juta kilogram sampah plastik yang saat ini mengambang di lautan, jika diubah menjadi energi, dapat menggerakkan mobil listrik 20 hingga 40 juta kilometer – 500 hingga 1.000 kali keliling bumi.

“Sebagai bagian dari upaya keberlanjutan NTU, kami mencoba menemukan cara baru untuk mengubah sampah menjadi bahan berharga. Kami ingin mengubah sampah plastik yang tidak dapat didaur ulang menjadi bahan kimia dan sumber daya bernilai tinggi, misalnya menjadi hidrogen dan bahan bakar sintetis, yang dapat ganti co-inventor,” jelas co-inventor Assoc Prof Lisak, Direktur Residues, Resources and Reclamation Center (R3C) di NEWRI, yang juga mengajar di Sekolah Teknik Sipil dan Lingkungan.

November lalu, para peneliti NEWRI mengikuti lomba kayak Race For Oceans Singapore yang diselenggarakan oleh Ocean Purpose Project untuk mengumpulkan sampah plastik di sepanjang pantai Singapura. Tujuannya ada dua: untuk menghilangkan sampah laut melalui olahraga sebagai mobilisasi masyarakat dan menggunakan sampah ini sebagai bahan penelitian untuk mengembangkan proses yang efisien untuk mengubah sampah plastik menjadi hidrogen.

Matilda DeSilva, CEO dan pendiri Ocean Purpose Project mengatakan: “Kolaborasi kami dengan NTU NEWRI datang pada saat yang kritis ketika kami perlu memikirkan kembali cara plastik didaur ulang di Asia. Seperti kolaborasi kami baru-baru ini sebagai bagian dari UNDP Ending the Plastic Pollution Innovation Challenge (EPICC), saat NTU NEWRI mendemonstrasikan bagaimana plastik dapat diubah menjadi hidrogen di Lombok, Indonesia, menjadi jelas bahwa ada sumber daya plastik laut yang belum dimanfaatkan dan sangat tersedia yang dapat diubah menjadi bahan bakar masa depan: hidrogen, yang akan terbukti menjadi faktor kunci dalam menghilangkan polusi laut dalam jangkauan luas.

“Penelitian, inovasi, dan dinamisme mutakhir dari tim NEWRI di NTU adalah kolaborasi impian bagi LSM seperti kami, berkomitmen untuk melindungi lautan dan perlu melampaui kampanye kesadaran dan pembersihan pantai untuk sepenuhnya mengubah cara kita berpikir tentang plastik. “

“Selama pandemi ini, konsumsi plastik meningkat karena sebagian besar dari kita membawa belanjaan dalam wadah plastik dan berbelanja lebih banyak bahan makanan,” kata Craig Gavin, chief technology officer di Bluefield Renewable Energy (BRE). Praktik dan upaya saat ini untuk mendaur ulang plastik cukup menantang. dan memerlukan pembuangan di tempat pembuangan sampah dan/atau insinerator, yang mengarah ke masalah polusi Di BRE, kami bangga dengan kemampuan kami untuk mengubah limbah menjadi sumber daya berdasarkan sistem pirolisis fleksibel kami.

“Kolaborasi dengan NTU NEWRI memungkinkan kami untuk menggunakan limbah plastik yang mencemari ini sebagai bahan mentah dan mengubahnya menjadi sumber daya yang berharga. Saat pasar beralih ke ekonomi berbasis hidrogen, kolaborasi ini memungkinkan kami untuk memanfaatkan aplikasi teknologi kami dan mengkomersialkan produk lokal yang dihasilkan secara komersial. inovasi untuk memperluas dan membangun pusat sumber daya di Singapura pada akhirnya.”

Tim peneliti mengatakan bahwa karbon tetap yang dihasilkan oleh proses konversi baru dibandingkan dengan karbon dioksida₂Ini memfasilitasi penyimpanan emisi dari pembakaran sampah plastik. Selain itu, karbon tetap dapat dengan mudah dijual sebagai bahan baku untuk memproduksi bahan kimia khusus atau biofuel.

Misalnya, ini adalah sumber karbon yang lebih hijau untuk membuat nanotube karbon, dan berguna untuk banyak aplikasi seperti baterai dan kendaraan, kata Rekan Peneliti NEWRI Dr. Andrei Veksha, co-penemu proses, yang menguji teknologi.

Proses pengubahan sampah plastik menjadi hidrogen terdiri dari dua langkah: sampah plastik terurai pertama kali ketika dipanaskan menjadi gas yang mengandung konsentrasi kecil molekul hidrogen. Pada tahap kedua, ketika gas memasuki reaktor yang diisi katalis, teknologi memungkinkan hidrogen dilepaskan sebagai bahan bakar dan membentuk karbon nanotube.

Jika inisiatif ini berhasil, ini akan membantu Singapura mengurangi jumlah total sampah yang dibuang dan memperpanjang umur TPA satu-satunya di Singapura, TPA Semakau, yang diharapkan terisi pada tahun 2035.