توسط : محققان در پژوهشی جدید نشان داده‌اند که می‌توان پسماند هسته‌ای را به منبعی برای تولید هیدروژن تبدیل کرد.
به گزارش Tech Xplore، زباله‌های هسته‌ای به‌دلیل ماندگاری هزاران‌ساله و پرتوزایی بالا، یکی از چالش‌های جدی محیط‌زیست محسوب می‌شوند. حالا پژوهش تازه‌ای که در مجله Nuclear Engineering and Design منتشر شده، نشان می‌دهد می‌توان همین پسماندهای خطرناک را به منبعی برای تولید هیدروژن تبدیل کرد!
تبدیل پسماند هسته‌ای به سوخت برای تولید هیدروژن
هیدروژن درحال‌حاضر به‌عنوان یکی از حامل‌های امیدبخش انرژی پاک شناخته می‌شود و پژوهشگران در سراسر جهان در پی یافتن روش‌های نوآورانه برای تولید آن هستند. در این پژوهش، بررسی شده که چگونه می‌توان از پسماندهای هسته‌ای ــ که همواره به‌عنوان یک معضل زیست‌محیطی شناخته می‌شدند ــ برای تولید صنعتی هیدروژن استفاده کرد.
به گفته پژوهشگران: «استفاده از پسماندهای هسته‌ای روشی نوین برای تولید هیدروژن است که یک چالش زیست‌محیطی ماندگار را به منبعی مفید تبدیل می‌کند.»
خوش‌بینی دانشمندان نسبت به تبدیل پسماند هسته‌ای به هیدروژن، بر پایه بررسی جامعی از فناوری‌های نوینی است که از خاصیت رادیواکتیو برای شکستن مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کنند؛ فرایندی که بدون انتشار دی‌اکسیدکربن انجام می‌شود و می‌تواند راهی تازه برای تولید انرژی پاک باشد.
پژوهشگران می‌نویسند: «براساس تحقیقات موجود، مشخص شد که پسماندهای هسته‌ای می‌توانند تولید هیدروژن را از طریق روش‌های پیشرفته مختلف به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهند؛ ازجمله الکترولیز با کاتالیزور، اصلاح متان و چرخه‌های ترموشیمیایی روش‌های نویدبخش دیگر شامل سلول‌های الکترولیز تقویت‌شده با تابش، استفاده از پسماندهای رادیواکتیو در یک گرم‌کن برای تولید برق جهت تغذیه سلول‌های الکترولیز، رادیولیز و فوتوکاتالیز پلاسما مایع است.»
به گفته نویسندگان، یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌ها، الکترولیز تقویت‌شده با تابش است. این فرایند می‌تواند بازده هیدروژن را تا ۱۰ برابر بیشتر از الکترولیز سنتی افزایش دهد و مسیری سریع‌تر و کارآمدتر برای تولید هیدروژن از پسماند هسته‌ای فراهم کند. بازنگری پژوهش‌های پیشین نشان می‌دهد که کاتالیز مبتنی بر اورانیوم از نظر دسترسی به مواد و هزینه کلی، روشی مقرون‌به‌صرفه برای این فرایند به شمار می‌رود.
به گفته پژوهشگران، با وجود بیش از ۴ میلیون مترمکعب زباله هسته‌ای در سراسر جهان، این روش نوین می‌تواند تهدیدی دیرپا را به فرصتی برای توسعه انرژی کم‌کربن تبدیل کند:
«افزایش تا ۱۰ برابری بازده تولید هیدروژن از طریق الکترولیز تقویت‌شده با تابش نسبت به روش‌های معمول؛ طراحی کاتالیزورهای اقتصادی بر پایه اورانیوم که نیاز به فلزات گران‌قیمت را از میان برمی‌دارند؛ معرفی فناوری فوتوکاتالیز پلاسمای فاز مایع که بازده تولید هیدروژن از پساب‌های هسته‌ای را تا ۱۲ برابر افزایش می‌دهد؛ و در نهایت، ارائه مدلی چرخشی که هم‌زمان موجب کاهش حجم زباله‌های پرتوزا و افزایش تولید انرژی پاک می‌شود، ازجمله دستاوردهای کلیدی این مطالعه بود.»
چالش‌های پیش رو
با وجود این پیشرفت‌ها، مسیر تجاری‌سازی هنوز با چالش‌هایی روبه‌روست. محدودیت‌های قانونی در دسترسی به مواد پرتوزا، احتمال آلودگی گاز سنتز، تغییرات شیمیایی در کاتالیزورها و وابستگی زیاد به مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی ازجمله چالش‌ها هستند.
پژوهشگران تأکید می‌کنند تحقق این فناوری در مقیاس صنعتی نیازمند همکاری نزدیک میان نهادهای علمی، قانون‌گذاران و صنعت است. در صورت موفقیت، این روش می‌تواند ضمن کاهش نیاز به دفن طولانی‌مدت زباله‌های هسته‌ای، به منبعی پایدار از هیدروژن در اقتصاد کم‌کربن آینده بدل شود.
این دستاورد گامی مهم به‌سوی ایجاد اقتصاد چرخشی در صنعت هسته‌ای به شمار می‌رود؛ جایی که زباله‌ها به‌جای تهدید، به فرصتی برای تولید انرژی پاک و آینده‌ای پایدار تبدیل می‌شوند.
بیشتر بخوانید: دستاورد جدید دانشمندان: تبدیل پسماند غذا به سوخت جت
