Inženýři z Nanyang Technological University v Singapuru vyvinuli vícestupňový proces, který přeměňuje odpad z skořápek krevet na vodík, kultivované bílkoviny a uhličitan vápenatý. Výzkum, popsaný v časopise Smithsonian, staví vyřazený materiál z měkkýšů spíše jako surovinu než jako problém s likvidací. Pokud se tento přístup rozšíří do většího měkkýšů, mohl by současně snížit emise z výroby energie i potravinových systémů.
Jak systém funguje
Proces běží na elektřině odebírané z blízkých solárních panelů. Li Hong a jeho kolegové z Technologické univerzity Nanyang používají modifikovanou elektrochemickou reakci, která rozkládá odpad z skořápek krevet. Tato reakce se liší od konvenčního štěpení vody, které jako vedlejší produkt vytváří kyslík a vyžaduje podstatně více energie. Výstupem je plynný vodík. Zbytkový materiál pak prochází dalším zpracováním. To vede k bílkovinám vhodným pro krmivo pro akvakultury a biogennímu uhličitanu vápenatému, sloučenině používané v cementu a antacidech.
Charakteristickým znakem systému je jeho vícevýstupní konstrukce. Jeden proud odpadu produkuje tři odlišné prodejné produkty. Li časopisu Smithsonian řekl, že proces je navržen tak, aby „uzavřel cyklus od odpadu k potravinám“. Výzkumníci mimo projekt popsali úroveň integrace jako pozoruhodnou.
Pozorovatelé z oboru citovaní ve zprávě Smithsoniana uvedli, že ekonomika bude záviset na rozsahu, nákladech na elektřinu a schopnosti prodávat jednotlivé produkty na stávajících trzích. Současná výroba více výstupů je na papíře atraktivní. Zároveň to projekt propojuje s několika trhy současně.
Kam směřuje výzkum skořápek krevet
Singapurský projekt je součástí širší vlny výzkumu zhodnocování krunýřů krevet. Nedávné práce z oblasti materiálové vědy ukazují, že stejný zbytek je přeměňován na vysoce výkonný uhlík pro ukládání energie, katalyzátory a kompozitní materiály. Jedna studie zjistila, že krunýře krevet by mohly být transformovány na porézní uhlík dopovaný borem, dusíkem a kyslíkem se silnými kapacitními vlastnostmi pro superkondenzátory. Jiná studie zkoumala kohydrotermální karbonizaci polyvinylchloridu a krunýřů krevet za účelem výroby uhlí s užitečnými elektrochemickými vlastnostmi.
Samostatná studie zjistila, že schránky krevet by mohly vytvářet uhlíkové sítě dopované dusíkem a fosforem pro použití jako katalyzátory pro mikrobiální palivové články. Jiná studie prokázala extrakci vysoce čistého chitinu spolu s odvozenými uhlíkovými materiály za použití kyselých hluboko eutektických rozpouštědel. Tyto studie společně ukazují, že odpad z měkkýšů má stále větší škálu průmyslových aplikací.
Překážky komerčního rozsahu
Skok od laboratorního ověření konceptu ke komerčnímu nasazení je i nadále značný. Systém v současné době produkuje pouze skromné množství vodíku. Výzkumníci citovaní ve zprávě Smithsoniana uvedli, že než bude systém moci konkurovat zavedeným technologiím zeleného vodíku, musí se zlepšit jeho účinnost.
Ekonomická situace je citlivá na ceny elektřiny, politickou podporu a stabilní dodavatelské řetězce biomasy. Každá z těchto proměnných se může změnit. Projekt dosud neprokázal výkonnost v rozsahu, který by uspokojil komerční investory.
Je tu také otázka přístupu na trh. Uhličitan vápenatý, akvakulturní protein a vodík mají každý své vlastní kupce, cenové struktury a regulační požadavky. Současné uvedení všech tří produktů na trh zvyšuje obchodní složitost.
Co to znamená pro cirkulární průmyslové systémy
Singapurská práce je součástí širšího posunu v tom, jak vědci nakládají s organickým odpadem. Biomasa, která dříve končila na skládkách, je stále častěji zkoumána jako zdroj energie, materiálů a potravinářských vstupů. Vyhýbání se skládkování také snižuje emise metanu, což tým z Nanyangu považuje za součást klimatického přínosu systému.
Výroba zeleného vodíku přilákala celosvětově značné investice. Mezinárodní energetická agentura zaznamenala rychlý nárůst v zavádění elektrolyzérů a vládních závazků. Většina těchto aktivit se zaměřuje na elektrolýzu vody poháněnou obnovitelnými zdroji. Přístup Nanyang využívá odlišné suroviny, což by mu mohlo poskytnout výhodu v regionech s velkým průmyslem zpracování mořských plodů a hojným množstvím odpadu z mušlí.
