Get best of the week

O hidrogênio é a cabeça de tudo: como a energia é gerada a partir de detritos plásticos para um hotel japonês



O lixo plástico é transformado de um pesadelo para qualquer cidadão respeitoso com o meio ambiente em um dos recursos para a transição para uma economia de hidrogênio. Recentemente, foi inaugurado um hotel na cidade industrial japonesa de Kawasaki, cuja energia provém de garrafas recicladas, sacolas e até escovas de dentes usadas pelos hóspedes. Contamos como o “japonês Chelyabinsk” chegou a essa prática e qual o papel da Toshiba nisso.

Diferentes tipos de plásticos foram inventados no século XIX. Em 1862, o britânico Alexander Parks tentou criar um substituto barato para o marfim - o principal material das bolas de bilhar. Tendo misturado nitrocelulose, cânfora e álcool, aqueceu a substância resultante e depois esfriou. Então Parkesin apareceu - o primeiro plástico semi-sintético. Nos anos seguintes, outros tipos de plásticos foram inventados, mas a era de seu sucesso comercial começou muito mais tarde - em meados do século XX.

Em 1967, o filme "Graduate" foi lançado nas telas nos Estados Unidos. Em uma cena, o empresário McGuire pede uma conversa confidencial entre o graduado da faculdade Ben (interpretado pelo jovem Dustin Hoffman) e diz: “Quero lhe dizer uma palavra. Apenas um. Plástico. O plástico tem um grande futuro. Pense nisso". Mais tarde, o diálogo entrou nas 100 melhores citações do cinema, de acordo com o American Film Institute. Fonte: wsinful / YouTube

De fato, a era do plástico surgiu na segunda metade do século 20 - ao mesmo tempo que o rápido crescimento do consumo em massa. Segundo a revista The Economist, 6,3 bilhões de toneladas de plástico foram produzidas no planeta desde a década de 1950, das quais apenas 9% foram recicladas e 12%. Onde está o resto?

E o resto está enterrado no solo ou à deriva nos oceanos. E ainda não há melhorias: na década de 2010, de 300 a 400 milhões de toneladas de plástico eram produzidas anualmente. Os especialistas do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) observaram em 2014: “Infelizmente, a economia de mercado não levou em consideração fatores ambientais externos, incluindo o impacto social, ambiental e econômico do plástico marinho. A atual “economia plástica” é caracterizada como um modelo linear de produção e consumo, no qual é gerada uma quantidade imprevisível de resíduos, o que leva à sua completa ineficiência. ”


As principais fontes e formas de poluição plástica dos oceanos. Vale ressaltar que 40% dos resíduos de plástico são embalagens. Fonte: “Detritos plásticos e microplásticos nos oceanos. Aviso global e pesquisa, guia de ação e guia de mudança de política. ” PNUMA, 2016, Nairobi / PNUMA (2016).

As maiores acumulações de plástico são encontradas nas águas costeiras, especialmente em regiões com alta densidade populacional, bem como em áreas de pesca intensiva e turismo costeiro desenvolvido. Um deles é o Japão, e neste país a luta contra o desperdício de plástico vem ocorrendo há muito tempo e não sem resultado. Segundo a ONU, no país do sol nascente, a taxa de utilização total de plástico é de 82%. Mas os japoneses não conseguiram isso imediatamente.

Chelyabinsk japonês: como Kawasaki se transformou em uma eco-cidade


Após a Segunda Guerra Mundial, grandes zonas industriais se formaram no Japão, o que garantiu um rápido crescimento econômico. O outro lado da moeda foram os crescentes problemas ambientais que não apenas prejudicaram a natureza, mas também reivindicaram vidas. Por exemplo, em 1950-1960. Os surtos da doença de Minamata (paralisia fatal) causados ​​pela descarga de mercúrio inorgânico nos rios pelas fábricas foram registrados repetidamente.

O centro de desenvolvimento da indústria japonesa (e problemas ambientais relacionados) era a zona industrial costeira de Kawasaki - cerca de 50 empresas em uma área de 100 hectares. Nos anos 1970-1980. aqui nasceu um poderoso movimento ambientalista que forçou as autoridades locais a agir. Em 1970, a cidade assinou acordos de prevenção da poluição do ar com 39 fábricas. Em 1972, um centro de monitoramento de emissões nocivas foi estabelecido. Em 1978, o controle automatizado da produção de óxido de nitrogênio foi introduzido em 32 das maiores plantas.

Ao mesmo tempo, um sistema de gerenciamento de resíduos foi desenvolvido, envolvendo o processamento da maior parte do lixo.


Foram necessários mais de 50 anos para criar e depurar um sistema de gerenciamento de resíduos na cidade de Kawasaki. Fonte: Instituto de Pesquisa Ambiental Kawasaki

Em 1997, a cidade de Kawasaki foi escolhida pelo governo japonês como um "campo de treinamento" para a implementação do projeto "Ecocities". O programa estadual previa subsídios de US $ 600 milhões para 24 eco-cidades, além de investimento direto em 60 projetos nessas cidades por US $ 1,6 bilhão.Além

disso, a Kawasaki recebeu imediatamente "especialização" na reutilização de resíduos. Em 2004, um parque industrial (Parque Industrial de Emissão Zero de Kawasaki) foi construído aqui, com 15 empresas incluídas no processamento de resíduos. As empresas da zona industrial local estão gradualmente se fundindo em uma única rede de consumo e distribuição de recicláveis. Sua parte será a rede de distribuição urbana de hidrogênio. Como ela trabalha?

Fogo, água e cano: como o plástico se transforma em energia


Em 2015, a Kawasaki desenvolveu a Estratégia de Hidrogênio da Kawasaki para alcançar uma sociedade de hidrogênio. Como parte disso, está planejado organizar cadeias de suprimento de hidrogênio (inclusive do exterior) em Kawasaki, onde esse gás será processado em energia usando os sistemas Toshiba.

Em 2017, a central autônoma da Toshiba H2One já começou a fornecer eletricidade e calor à estação ferroviária Musashi-Mizonokuchi em Kawasaki, sobre a qual conversamos anteriormente em Habré . A estação gera hidrogênio a partir da água por eletrólise, e a bateria solar integrada fornece energia para esse processo. Então, o hidrogênio é convertido em energia para a estação.

Mas o hidrogênio pode ser obtido não apenas da água, mas também do plástico reciclado. Em 2018, a Toshiba equipou o hotel KAWASAKI KING SKYFRONT Tokyu REI com a instalação do H2Rex. Ao contrário do H2One, ele não produz hidrogênio, mas o recebe de uma fonte externa, convertendo o gás em eletricidade e calor para o hotel.

Como o plástico se transforma em hidrogênio? Isso acontece na fábrica de nosso parceiro em estratégia de hidrogênio - Showa Denko KK. O lixo plástico vem do sistema de coleta de lixo da cidade, inclusive da zona costeira de Kawasaki, por meio de um processo de licitação aberta. Aqui, o plástico usado é decomposto por gaseificação térmica. Nesse caso, a parte orgânica dos resíduos é convertida em hidrogênio e o monóxido de carbono também é liberado. O monóxido de carbono desse processo é usado para produzir produtos à base de carbono, como gelo seco. O hidrogênio é usado para produzir amônia, vai para os postos de hidrogênio e também para gerar eletricidade em um hotel.


Das 195 toneladas de resíduos de plástico, podem ser produzidas 175 toneladas de amônia. Fonte: Showa Denko

Da planta de Showa Denko, o hidrogênio flui para um oleoduto que leva a um hotel localizado a 5 km da planta. O gasoduto fornece um suprimento estável de gás e não emite CO2 durante o transporte, como, por exemplo, carros com motores de combustão interna. Usando uma rede desses dutos, é possível reduzir as emissões totais de dióxido de carbono em cerca de 80% em toda a cadeia, em comparação com o método existente.

O gás flui da tubulação para o H2Rex, o gerador de hidrogênio da Toshiba. Suas células de combustível geram eletricidade através de reações eletroquímicas entre o hidrogênio e o oxigênio produzidos na atmosfera. O resultado é eletricidade e calor.


H2Rex é inofensivo à natureza. O único subproduto da produção é a água, utilizada na operação do gerador. A propósito, os resíduos de plástico do hotel (escovas de dentes, embalagens, louças descartáveis) são entregues diretamente à fábrica da Showa Denko. Fonte: Toshiba Energy

Ao mesmo tempo, a taxa de utilização de hidrogênio atinge 96%. Além disso, o calor gerado pelas células de combustível pode ser usado para aquecer água ou calor.

O H2Rex, diferentemente das usinas convencionais (por exemplo, geradores de turbinas que transformam calor em vapor, que aciona uma turbina), não converte energia térmica em energia cinética, mas a gera usando uma reação eletroquímica de hidrogênio e oxigênio atmosférico. Fonte: Toshiba Energy

Além disso, a estrutura das células de combustível da Toshiba elimina a necessidade de um umidificador externo - a água gerada pelo gerador é usada para isso.

Outra característica é a baixa temperatura inicial (60-70 graus) das células a combustível de polímero sólido que são usadas no H2Rex. Devido a isso, eles não precisam ser muito aquecidos para gerar energia, o que significa que a instalação pode ser iniciada e interrompida rapidamente durante o dia. Além disso, esses elementos são fáceis de ajustar a uma determinada carga, o que os torna convenientes para uso em indústrias com consumo de energia instável (por exemplo, no setor de serviços, onde há picos de carga diurnos e "calma" noturna).

Quanta energia o H2Rex fornece? Durante um ano, uma instalação pode fornecer eletricidade a 100 residências (700,8 mil kW / h) ou aquecer água para 12,1 mil banheiras (24,2 milhões de litros de água morna).

Mais além: onde mais a energia e a hidrogênio serão produzidas e usadas?


Até 2050, 20% da eletricidade no Japão será gerada a partir de hidrogênio. Além disso, a Terra do Sol Nascente precisará de cerca de 80 navios-tanque - eles transportarão hidrogênio na forma líquida. As empresas japonesas já começaram a construir uma rede global para a produção e fornecimento de hidrogênio como fonte de energia. Em 2019, uma empresa japonesa estabeleceu um terminal de hidrogênio em Hastings (Victoria, Austrália). Além de atender às necessidades locais de combustível, o hidrogênio será convertido em líquido, derramado em navios-tanque e enviado para vários países, incluindo o Japão.

Eu me pergunto o que acontecerá com os preços do petróleo em 2050?

More articles:


All Articles