Oto rewolucja, na którą czekał przemysł wodorowy. Zespół naukowców z Niemiec opracował metodę odzyskiwania metali z elektrolizerów wodorowych, co może zmodernizować sposób, w jaki podchodzimy do recyklingu i produkcji zielonego wodoru.
Pionierskie odkrycie zaprezentowali naukowcy z Instytutu Technologii Zasobów Helmholtza we Freibergu (HIF), działającego przy ośrodku Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Dzięki metodzie separacji cząsteczek i flotacji badacze odzyskali do 90 proc. tzw. materiałów funkcjonalnych, czyli metali krytycznych takich jak platyna, iryd czy nikiel.
Wodór i surowce krytyczne: wyzwanie dla transformacji energetycznej
Wodór odgrywa kluczową rolę w transformacji energetycznej. Szczególne znaczenie ma tzw. zielony wodór, produkowany metodą elektrolizy z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr czy słońce.
Proces ten wymaga jednak zastosowania rzadkich i kosztownych metali jako katalizatorów. W przypadku elektrolizerów z membraną do wymiany protonów (PEM) wykorzystuje się głównie platynowce, a w wersjach wysokotemperaturowych – nikiel i metale ziem rzadkich.
Niemcy szacują, że do 2030 roku będą potrzebować 95–135 TWh wodoru. To ogromne ilości, dlatego efektywny recykling materiałów z elektrolizerów będzie konieczny – a metoda odkryta przez naukowców znajdzie zastosowanie.
Jak odzyskać metale krytyczne z elektrolizerów?
Recykling prowadzi się w ramach projektu ReNaRe (Recycling – Sustainable Resource Utilization), części inicjatywy H2Giga. Projekt, finansowany przez niemieckie Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych, koncentruje się na końcowym etapie życia elektrolizerów. Można je stosunkowo łatwo demontować.
Wykorzystywane przez zespół HIF metody obejmują separację cząstek na poziomie jednej setnej grubości włosa oraz aglomeracyjną flotację.
– Używamy zintegrowanego systemu cieczy z rozpuszczalnikiem i wodą do oddzielenia hydrofobowych katalizatorów katodowych i hydrofilowych anodowych. Dodatkowo wykorzystujemy specjalny, ekologiczny lepiszcz oparty na emulsji olejowo-wodnej do aglomeracji cząstek – wyjaśnia Sohyun Ahn, doktorantka w HIF.
Technika pozwala na odzysk do 90 proc. metali funkcjonalnych, które mogą być ponownie wykorzystane w produkcji nowych elektrolizerów. Dzięki temu proces staje się bardziej zrównoważony, a koszty produkcji wodoru mogą zostać ograniczone.
W kierunku przemysłowej skali recyklingu
Naukowcy chcą skomercjalizować rozwiązanie i pracują nad schematem technologicznym, który pozwoli wdrożyć ten proces odzysku metali w skali przemysłowej. Oprócz tego chcą, żeby technologia była dostosowana do zmieniających się metod produkcji. Co więcej, w planach są też analizy cyklu życia oraz oceny efektywności ekonomicznej i środowiskowej procesu.
Odzysk surowców z elektrolizerów to jeden z kroków ku zbudowaniu trwałej gospodarki wodorowej w Europie. Jeśli Niemcom uda się wdrożyć nowe technologie na szeroką skalę, może to stać się modelem dla innych krajów rozwijających energetykę opartą na wodorze.