Międzynarodowy zespół badaczy opublikował kompleksowe studium dotyczące produkcji wodoru z odpadów kokosowych, które może stać się obiecującym źródłem odnawialnego paliwa w regionach tropikalnych. Badania prowadzone przez Kyu Kyu Tin, Wirach Taweepreda i Anila Kumara pokazują, że odpady kokosowe stanowią niewykorzystany surowiec do produkcji czystego wodoru.
Globalna produkcja kokosów osiągnęła 62,41 miliona ton metrycznych w 2022 roku, z czego około 60 procent stanowią odpady w postaci łupin, włókien i innych produktów ubocznych. Wiodącymi producentami są Indonezja (17,19 mln ton), Filipiny (14,93 mln ton), Indie (13,32 mln ton) i Brazylia (2,74 mln ton), które łącznie odpowiadają za znaczną część światowej produkcji kokosu.
Naukowcy zbadali różne metody konwersji odpadów kokosowych na wodór, w tym termochemiczne (zgazowanie, piroliza), biochemiczne (fermentacja) oraz hybrydowe procesy łączące różne technologie. Zgazowanie w temperaturze 700-1000°C, szczególnie z zastosowaniem katalizatorów, osiąga wydajność wodoru do 60 procent wagowych i efektywność procesu bliską 75 procent.
Analiza porównawcza różnych typów odpadów kokosowych ujawnia różnice w ich przydatności do produkcji wodoru ze względu na skład lignocelulozowy. Skorupy kokosowe, zawierające wysoką proporcję ligniny, generują większe ilości biowęgla i są odpowiednie do procesów zgazowania, szczególnie w wysokich temperaturach. Włókna kokosowe wykazują bardziej zrównoważony skład celulozy i hemicelulozy, zwiększając reaktywność termiczną w produkcji wodoru.
Proces transformacji odpadów kokosowych w wodór obejmuje kilka kluczowych etapów. Wstępne przetwarzanie mechaniczne, chemiczne lub biologiczne zakłóca złożoną strukturę lignocelulozową biomasy, zwiększając dostępność hemicelulozy i celulozy do hydrolizy. Cukry fermentowalne powstałe w wyniku tego procesu mogą być następnie przekształcane w wodór poprzez fermentację mikrobiologiczną lub biomasa może być poddana zgazowaniu w celu wytworzenia gazu syntezowego.
Badania pokazują, że produkcja wodoru z biomasy kokosowej wykazuje wyższą efektywność energetyczną w cyklu życia niż elektroliza i oferuje korzyści środowiskowe dzięki swojemu odnawialnego charakteru oraz potencjałowi waloryzacji odpadów. Chociaż reforming parowy metanu pozostaje najbardziej energooszczędnym procesem, jego ślad węglowy ogranicza długoterminową zrównoważoność.
Nowatorskie rozwiązania, takie jak techniki wstępnego przetwarzania biomasy lignocelulozowej, procesy hybrydowe łączące ciemną fermentację z fotofermentacją oraz integracja ogniw elektrolizy mikrobiologicznej, poprawiły efektywność i opłacalność produkcji biowodoru. Systemy hybrydowe integrujące procesy mikrobiologiczne i elektrochemiczne wykazują potencjał w łączeniu efektywności i zrównoważoności.
Pomimo postępów, wyzwania pozostają w optymalizacji katalizatorów, zarządzaniu produktami ubocznymi i integracji systemów. Przyszłe badania powinny koncentrować się na rozwoju nanokatalizatorów, materiałów nośnych pochodzących z kokosa oraz ocenach cyklu życia. Wsparcie polityczne i inwestycje w infrastrukturę są niezbędne do skalowania adoptacji technologii.
Waloryzacja odpadów kokosowych wpisuje się w cele gospodarki o obiegu zamkniętym i oferuje realną ścieżkę dla zrównoważonej produkcji wodoru w regionach tropikalnych. Integracja produkcji wodoru z szerszym łańcuchem wartości kokosa może zwiększyć zarówno efektywność zasobów, jak i zrównoważoność systemu, wspierając globalne wysiłki dekarbonizacyjne poprzez wykorzystanie abundantnych odpadów rolniczych do produkcji czystego paliwa wodorowego.