この新しい電気化学プロセスのおかげで、太陽光発電による水素製造が現実になりました

特に、クリーン エネルギーの生成は困難な作業となる可能性があり、シナリオによっては、そもそもクリーン エネルギーを使用する利点が大幅に減少します。

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.

太陽光発電による水素生産は何十年も技術者の目標であったが、この課題は高価で完了が非常に難しいことが判明しており、その結果、科学は太陽光や地熱などのグリーンエネルギーを生産する他の方法に比べて遅れをとっている。

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

今月は、EU を拠点とするエンジニアのチームが、クリーンな副産物として水素を生成する電気化学的プラスチック リサイクル プロセスを導入し、この研究に大きな進展が見られました。知っておくべきことは次のとおりです

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.

特に、クリーン エネルギーの生成は困難な作業となる可能性があり、シナリオによっては、そもそもクリーン エネルギーを使用する利点が大幅に減少します。ソーラーパネルや風力発電所などのシステムは、設置、監視、保守に多額の費用がかかる場合があります。さらに、多くのスペースを必要とし、多くの場合、生産に環境に優しくない古い製造方法に依存しています。この研究は、クリーン エネルギーを達成するという全体目標に沿った生産方法と戦略を維持しながら、このパラダイムを変革することを目指しています。

Plastic Waste

プラスチック廃棄物

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.

プラスチック廃棄物のレベルは世界的に歴史的な水準に達しています。アナリストはすでに 2024 年に 2 億 2,000 万トンのプラスチック廃棄物が発生すると予測しています。悲しいことに、この廃棄物のうちリサイクル工場に運ばれるのはわずか約 10% だけです。その結果、廃棄物の残りの 90% は埋め立て地、水路、市街路に放置されています。

Could Get Worse

さらに悪化する可能性がある

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.

環境保護活動家や研究者によると、プラスチック廃棄物のジレンマは今後数年でさらに悪化するだろう。 1 つは、毎年生産能力が向上し、その結果、使用量と廃棄物が増加するということです。

Plastic Dangers Intensify

プラスチックの危険性が高まる

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.

プラスチックは時間の経過とともに有害な副産物に分解され、明らかな環境への影響に加えて、がんや抗生物質耐性などの健康上の問題を引き起こす可能性があります。微量のプラスチック汚染物質が食物連鎖の中で発見されています。

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.

注目すべきことに、このプラスチック廃棄物の大部分にはポリスチレンが含まれています。ポリスチレンは、エンジニアたちが太陽光発電による水素製造戦略に導いたカーボンリサイクル戦略の対象となった製品です。

Carbon Recycling Seeks to Reduce Waste

廃棄物の削減を目指すカーボンリサイクル

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.

現在、廃棄物の削減に役立つさまざまなリサイクル方法が利用可能です。最も有名で効果的なものの 1 つはカーボン リサイクルです。この戦略は、廃棄物を分解し、それを使用して他の製造プロセスで使用できる新しい材料を作成することを中心に展開しています。

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.

カーボンリサイクルの目標は、役に立たないプラスチック廃棄物を変換し、初期段階の産業資材の形で新たな命を吹き込むことで、いつか廃棄物をなくすことです。現在使用されている最も一般的なタイプのカーボンリサイクルを以下に示します。

Electrochemical Degradation

電気化学的劣化

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.

電気化学的劣化では、特定の化学物質とさまざまな電荷の混合物を使用して、廃プラスチックを分離し、内部に新しい化学結合を作成します。この方法では、化学結合を正常に破壊し、より小さく、より有用な分子を残すために大量の電力が必要です。

Biodegradation

生分解

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.

生分解は、ここ数年で人気が高まっているカーボンリサイクルのもう 1 つの形式です。この方法には、真菌や細菌などの生物が組み込まれています。これらの微生物はプラスチック廃棄物を分子レベルで餌とし、炭素と酸素の分子を放出します。

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.

このアプローチには、大量の電力や危険な化学物質を必要としないという利点があります。ただし、分解には時間がかかる可能性があり、環境条件やその他の要因が微生物のパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、分解プロセスにどれくらいの時間がかかるかを完全に判断する方法はありません。

Thermal Decomposition

熱分解

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.

熱分解では、熱分解と呼ばれるプロセスを使用して熱を利用して分子結合を破壊し、炭素分子を解放します。この方法では熱、蒸気、電気が発生するため、製造要件を相殺するために使用できます。熱分解により排出ガスが少なく、大気汚染物質が削減され、バイオオイル、炭素繊維、その他多くの価値のある製品が生成されます。

Hydrogen from Solar Panels Study

太陽電池パネルからの水素の研究

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.

今月、ゲッティンゲンにあるフリードリッヒ・ヴェーラー持続可能化学研究所の技術者チームは、エネルギーを最小限に抑え、有害な副生成物を生成しない新しい電気化学プロセスについて詳述した研究論文をAngewandte Chemie誌に発表した。

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.

この方法は、材料を刺激して分解を促進する、鉄電気触媒として知られるプロセスに依存しています。この研究では、ポリスチレンをより効率的に分解するための電極触媒法の使用を特にレビューしています。エンジニアらは、廃プラスチックをモノマーベンゾイル製品などの工業材料に変換し、その過程で副産物として水素を生成することが可能であることを証明することに成功した。

Test

テスト

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.

このテストは、エンジニアがプラスチック廃棄物をグラム単位で変換しようとすることから始まりました。具体的には、チームは、異なる酸化ステップ間を循環してポリスチレンの分解プロセスを促進できる鉄ポルフィリン錯体を作成した。

Results

結果

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.

このテストにより、研究者らは、多くの防腐剤に含まれる安息香酸やベンズアルデヒドなど、他の有用な工業用材料と併用して、この方法を使用して水素を生成できることが証明されました。注目すべきは、彼らが水素を生産することをまったく目的としていなかったことであり、むしろ低エネルギーのカーボンリサイクル法の効率性を示すことだったということです。

Benefits

利点

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.

この研究は市場にさまざまなメリットをもたらします。まず、プロセスは完全に鉄ベースです。鉄は珍しいものではなく、世界中で見つけることができます。この容易に入手可能な成分は、入手が容易で安価であり、大量に入手可能です。

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