Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã chứng minh rằng CO2 thu được từ không khí có thể được chuyển đổi trực tiếp thành methanol (CH3OH) sử dụng một chất xúc tác đồng nhất. Phương pháp này có hai lợi ích, đó là quá trình này loại bỏ CO2 có hại trong không khí và methanol có thể được sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế cho xăng. Nghiên cứu này là một bước quan trọng có thể một ngày nào đó đưa đến một "nền kinh tế methanol" tương lai, trong đó việc tích trữ nhiên liệu và năng lượng chủ yếu dựa vào methanol.
Sử dụng một chất xúc tác mới, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng có thể chuyển đổi đến 79% lượng carbon dioxide (CO2) thu được từ không khí thành methanol. Ảnh: Gregory Heath, CSIRO
"Việc thu CO2 trực tiếp và chuyển đổi thành methanol sử dụng hydro phân tử trong cùng một nồi trước đây chưa bao giờ đạt được. Hiện nay chúng tôi đã thực hiện được điều này" Prakash nói với Phys.org.
Trong vài năm qua, các nhà hóa học đã nghiên cứu nhiều cách khác nhau để tái chế CO2 thành các sản phẩm hữu ích như việc xử lý CO2 bằng khí hydro (H2) có thể sản xuất ra methanol, mêtan (CH4) hay axit formic (HCOOH). Trong số các sản phẩm này, methanol đặc biệt hấp dẫn vì nó được sử dụng như một nhiên liệu thay thế, trong pin nhiên liệu, và cho tích trữ hydro.
Ngành công nghiệp hóa chất hiện đang sản xuất hơn 70 triệu tấn methanol hàng năm do hợp chất đơn giản này dùng sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ như ethylene và propylene, sử dụng để sản xuất chất dẻo và các sản phẩm khác.
Một yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển đổi CO2 thành methanol là tìm ra một chất xúc tác đồng nhất phù hợp, đó là điều cần thiết để tăng tốc các phản ứng hóa học để methanol có thể được sản xuất với tốc độ nhanh. Vấn đề là các phản ứng này đòi hỏi nhiệt độ cao (khoảng 150oC) và thật không may là nhiệt độ này thường làm cho các chất xúc tác phân hủy.
Trong công trình nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một chất xúc tác ổn định dựa trên rutheni kim loại không bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Sự ổn định tốt của chất xúc tác này cho phép nó được tái sử dụng nhiều lần để sản xuất liên tục methanol.
"Việc phát triển các chất xúc tác đồng nhất ổn định để sản xuất methanol từ CO2 là một thách thức", Prakash nói. "Đa số các chất xúc tác dừng lại ở giai đoạn axit formic. Ngoài ra, chúng tôi cần một chất xúc tác có thể làm giảm trực tiếp cacbonat hoặc bicacbonat alkylammoni. Chúng tôi đã đạt được cả hai với chất xúc tác của chúng tôi".
Với chất xúc tác mới này, cùng với một vài hợp chất bổ sung, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng đến 79% CO2 thu từ không khí có thể được chuyển đổi thành methanol. Ban đầu, methanol được pha với nước, nhưng nó có thể dễ dàng tách ra bằng phương pháp chưng cất.
Nhìn nhận công trình nghiên cứu này từ một góc độ rộng hơn, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng nó có thể một ngày nào đó đóng góp cho nền kinh tế methanol. Kế hoạch này bao gồm việc phát triển một "chu kỳ carbon do con người tạo ra", trong đó carbon được tái chế để bổ sung cho chu kỳ carbon tự nhiên. Trong tự nhiên, cacbon liên tục được trao đổi, tái chế và tái sử dụng trong không khí, đại dương và các sinh vật sống, nhưng thiên nhiên không thể tái chế khí carbon từ nhiên liệu hóa thạch nhanh chóng như tốc độ con người có thể đốt cháy chúng. Chúng ta có thể làm giảm lượng CO2 mà chúng ta phát thải bằng cách chuyển đổi chúng thành một nguồn năng như methanol.
Bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu có kế hoạch giảm nhiệt độ hoạt động của chất xúc tác và nâng cao hiệu suất của nó.
"Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu để phát triển các chất xúc tác mạnh hơn và hoạt động ở nhiệt độ khoảng 100-120oC", Prakash nói. "Chúng tôi muốn thực hiện đặc tính hóa học này một cách hữu ích mà không có tổn hao dung môi hay các chất phản ứng”.
Nguồn: vista.gov.vn