Get best of the week

Hidrogen adalah kepala segalanya: bagaimana energi dihasilkan dari puing-puing plastik untuk hotel di Jepang



Sampah plastik diubah dari mimpi buruk warga sadar lingkungan yang menghargai diri sendiri menjadi salah satu sumber daya untuk transisi ke ekonomi hidrogen. Baru-baru ini, sebuah hotel dibuka di kota industri Jepang Kawasaki, energi yang berasal dari botol daur ulang, tas dan bahkan sikat gigi yang digunakan oleh para tamu. Kami memberi tahu bagaimana "Chelyabinsk Jepang" datang ke praktik ini dan peran apa yang dimainkan Toshiba dalam hal ini.

Berbagai jenis plastik diciptakan pada abad ke-19. Pada tahun 1862, Taman Alexander Inggris mencoba membuat pengganti gading yang murah - bahan utama bola bilyar. Setelah dicampur nitroselulosa, kapur barus dan alkohol, ia memanaskan zat yang dihasilkan, dan kemudian didinginkan. Jadi Parkesin muncul - plastik semi-sintetik pertama. Pada tahun-tahun berikutnya, jenis plastik lain ditemukan, tetapi era kesuksesan komersial mereka dimulai jauh kemudian - di pertengahan abad ke-20.

Pada tahun 1967, film "Lulusan" dirilis di layar di Amerika Serikat. Dalam satu adegan, pengusaha McGuire menyerukan percakapan rahasia antara lulusan perguruan tinggi Ben (diperankan oleh Dustin Hoffman muda) dan mengatakan: "Saya ingin memberi tahu Anda satu kata. Hanya satu. Plastik. Plastik memiliki masa depan yang bagus. Pikirkan tentang itu". Dialog itu kemudian masuk dalam 100 kutipan bioskop teratas menurut American Film Institute. Sumber: wsinful / YouTube

Memang, era plastik datang pada paruh kedua abad ke-20 - pada saat yang sama dengan pertumbuhan konsumsi massa yang cepat. Menurut majalah The Economist, 6,3 miliar ton plastik telah diproduksi di planet ini sejak 1950-an, di mana hanya 9% yang didaur ulang dan 12% didaur ulang. Di mana sisanya?

Dan sisanya dimakamkan di tanah, atau hanyut di lautan. Dan belum ada perbaikan: pada 2010-an, 300-400 juta ton plastik diproduksi setiap tahun. Para ahli Program Lingkungan PBB (UNEP) mencatat pada tahun 2014: “Sayangnya, ekonomi pasar telah gagal memperhitungkan faktor-faktor lingkungan eksternal, termasuk dampak sosial, lingkungan dan ekonomi dari plastik laut. "Ekonomi plastik" saat ini dicirikan sebagai model linier produksi dan konsumsi, di mana jumlah limbah yang tidak dapat diprediksi dihasilkan, yang mengarah pada inefisiensi totalnya. "


Sumber utama dan cara pencemaran plastik lautan. Patut dicatat bahwa 40% sampah plastik adalah kemasan. Sumber: “Puing plastik dan mikroplastik di lautan. Peringatan dan penelitian global, ajakan bertindak dan panduan perubahan kebijakan. " UNEP, 2016, Nairobi / UNEP (2016).

Akumulasi plastik terbesar ditemukan di perairan pantai, terutama di daerah dengan kepadatan penduduk tinggi, serta di daerah penangkapan ikan intensif dan wisata pantai yang dikembangkan. Salah satunya adalah Jepang, dan di negara ini perang melawan limbah plastik telah berlangsung lama dan bukan tanpa hasil. Menurut PBB, di negara matahari terbit, tingkat pemanfaatan plastik total adalah 82%. Tetapi Jepang tidak segera mencapai ini.

Chelyabinsk Jepang: bagaimana Kawasaki berubah menjadi kota ramah lingkungan


Setelah Perang Dunia II, zona industri besar terbentuk di Jepang, yang memastikan pertumbuhan ekonomi yang cepat. Sisi lain dari koin adalah masalah lingkungan yang berkembang yang tidak hanya merusak alam, tetapi juga merenggut nyawa. Misalnya, pada 1950-1960. Wabah penyakit Minamata (kelumpuhan fatal) yang disebabkan oleh pembuangan merkuri anorganik ke sungai oleh pabrik-pabrik dicatat berulang kali.

Pusat pengembangan industri Jepang (dan masalah lingkungan terkait) adalah zona industri pesisir Kawasaki - sekitar 50 perusahaan di area seluas 100 hektar. Pada 1970-1980-an. gerakan lingkungan yang kuat lahir di sini, yang memaksa pihak berwenang setempat untuk bertindak. Pada tahun 1970, kota ini menandatangani perjanjian pencegahan polusi udara dengan 39 pabrik. Pada tahun 1972, pusat pemantauan emisi berbahaya didirikan. Pada tahun 1978, kontrol output nitrogen oksida otomatis diperkenalkan di 32 pabrik terbesar.

Pada saat yang sama, sistem pengelolaan limbah dikembangkan, yang melibatkan pemrosesan sebagian besar sampah.


Butuh lebih dari 50 tahun untuk membuat dan men-debug sistem pengelolaan limbah di Kota Kawasaki. Sumber: Lembaga Penelitian Lingkungan Kawasaki

Pada tahun 1997, kota Kawasaki dipilih oleh pemerintah Jepang sebagai "tempat pelatihan" untuk pelaksanaan proyek "Ecocities". Program negara menyediakan subsidi sebesar $ 600 juta untuk 24 kota ramah lingkungan, serta investasi langsung di 60 proyek di kota-kota ini sebesar $ 1,6 miliar.

Selain itu, Kawasaki segera menerima "spesialisasi" dalam penggunaan kembali limbah. Pada tahun 2004, sebuah taman industri (Kawasaki Zero-Emission Industrial Park) dibangun di sini, dengan 15 perusahaan termasuk dalam pengolahan limbah. Perusahaan-perusahaan dari zona industri lokal secara bertahap bergabung menjadi satu jaringan konsumsi dan distribusi daur ulang. Bagiannya akan menjadi jaringan distribusi hidrogen perkotaan. Bagaimana cara kerjanya?

Api, air dan pipa: bagaimana plastik berubah menjadi energi


Pada 2015, Kawasaki mengembangkan Strategi Hidrogen Kawasaki Menuju Mencapai Masyarakat Hidrogen. Sebagai bagian dari itu, direncanakan untuk mengatur rantai pasokan hidrogen (termasuk dari luar negeri) di Kawasaki, di mana gas ini akan diproses menjadi energi menggunakan sistem Toshiba.

Pada 2017, pembangkit listrik otonom Toshiba H2One sudah mulai memasok listrik dan panas ke stasiun kereta Musashi-Mizonokuchi di Kawasaki, yang telah kita bicarakan sebelumnya di Habré . Stasiun ini menghasilkan hidrogen dari air dengan elektrolisis, dan baterai surya bawaan menyediakan daya untuk proses ini. Kemudian, hidrogen diubah menjadi energi untuk stasiun.

Tetapi hidrogen dapat diperoleh tidak hanya dari air, tetapi juga dari plastik daur ulang. Pada tahun 2018, Toshiba melengkapi hotel KAWASAKI KING SKYFRONT Tokyu REI dengan instalasi H2Rex. Tidak seperti H2One, itu tidak menghasilkan hidrogen, tetapi menerimanya dari sumber eksternal, kemudian mengubah gas menjadi listrik dan panas untuk hotel.

Bagaimana plastik berubah menjadi hidrogen? Ini terjadi di pabrik mitra kami dalam strategi hidrogen - Showa Denko KK. Sampah plastik datang ke sini dari sistem pengumpulan sampah kota, termasuk dari daerah pesisir Kawasaki, melalui proses penawaran terbuka. Di sini, plastik yang digunakan didekomposisi oleh gasifikasi termal. Dalam hal ini, bagian organik limbah diubah menjadi hidrogen, dan karbon monoksida juga dilepaskan. Karbon monoksida dari proses ini digunakan untuk menghasilkan produk berbasis karbon, seperti es kering. Hidrogen digunakan untuk menghasilkan amonia, digunakan untuk pompa bensin hidrogen, dan juga digunakan untuk menghasilkan listrik di sebuah hotel.


Dari 195 ton limbah plastik, 175 ton amonia dapat diproduksi. Sumber: Showa Denko

Dari pabrik Showa Denko, hidrogen mengalir ke pipa yang mengarah ke hotel yang berjarak 5 km dari pabrik. Pipa menyediakan pasokan gas yang stabil dan tidak memancarkan CO2 selama transportasi, seperti, misalnya, mobil dengan mesin pembakaran internal. Dengan menggunakan jaringan pipa seperti itu, adalah mungkin untuk mengurangi total emisi karbon dioksida sekitar 80% di seluruh rantai dibandingkan dengan metode yang ada.

Gas mengalir dari pipa ke H2Rex, generator hidrogen Toshiba. Sel bahan bakarnya menghasilkan listrik melalui reaksi elektrokimia antara hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari atmosfer. Hasilnya adalah listrik dan panas.


H2Rex tidak berbahaya bagi alam. Satu-satunya produk sampingan produksi adalah air, yang digunakan dalam operasi generator. Omong-omong, sampah plastik hotel (sikat gigi, kemasan, peralatan makan sekali pakai) dikirim langsung ke pabrik Showa Denko. Sumber: Toshiba Energy.

Pada saat yang sama, rasio pemanfaatan hidrogen mencapai 96%. Selain itu, panas yang dihasilkan oleh sel bahan bakar dapat digunakan untuk memanaskan air atau panas.

H2Rex, tidak seperti pembangkit listrik konvensional (misalnya, generator turbin yang mengubah panas menjadi uap, yang menggerakkan turbin), tidak mengubah energi termal menjadi energi kinetik, tetapi menghasilkannya menggunakan reaksi elektrokimia hidrogen dan oksigen atmosfer. Sumber: Toshiba Energy

Selain itu, struktur sel bahan bakar Toshiba menghilangkan kebutuhan akan pelembab eksternal - air yang digunakan oleh generator digunakan untuk ini.

Fitur lain adalah suhu awal yang rendah (60-70 derajat) dari sel bahan bakar polimer padat yang digunakan dalam H2Rex. Karena ini, mereka tidak perlu dipanaskan sangat banyak untuk menghasilkan energi, yang berarti bahwa instalasi dapat dengan cepat dimulai dan dihentikan pada siang hari. Juga, elemen-elemen ini mudah untuk disesuaikan dengan beban yang diberikan, yang membuatnya mudah digunakan dalam industri dengan konsumsi energi yang tidak stabil (misalnya, di sektor jasa, di mana ada beban puncak siang hari dan "tenang" malam hari).

Berapa banyak energi yang diberikan H2Rex? Dalam satu tahun, satu instalasi dapat menyediakan listrik untuk 100 rumah tangga (700,8 ribu kW h) atau air panas untuk 12,1 ribu bathtub (24,2 juta liter air hangat).

Lebih jauh ke mana-mana: di mana lagi energi hidrogen akan diproduksi dan digunakan?


Pada tahun 2050, 20% listrik di Jepang akan dihasilkan dari hidrogen. Juga, Negeri Matahari Terbit akan membutuhkan sekitar 80 tanker - mereka akan mengangkut hidrogen dalam bentuk cair. Perusahaan-perusahaan Jepang telah mulai membangun jaringan global untuk produksi dan pasokan hidrogen sebagai sumber energi. Pada 2019, sebuah perusahaan Jepang mendirikan terminal hidrogen di Hastings (Victoria, Australia). Selain memenuhi kebutuhan bahan bakar lokal, hidrogen akan dikonversi menjadi cairan, dituangkan ke dalam tanker dan dikirim ke berbagai negara, termasuk Jepang.

Saya ingin tahu apa yang akan terjadi pada harga minyak pada tahun 2050?

More articles:


All Articles