Tùy chọn
Nếu bạn chuyển đổi CO2 thành khí tổng hợp, bạn sẽ có được một nguyên liệu thô quý giá cho ngành công nghiệp hóa chất. Các nhà nghiên cứu tại TU Wien cho thấy cách thức hoạt động của nó ngay cả ở nhiệt độ phòng và áp suất xung quanh.
Bất cứ ai nghĩ đến CO2 có thể sẽ nhanh chóng nghĩ đến các thuật ngữ như có hại cho khí hậu hoặc chất thải. Trong khi CO2 đã tồn tại trong một thời gian dài - một chất thải thuần túy - ngày càng có nhiều quy trình đang được phát triển để chuyển đổi khí nhà kính thành nguyên liệu thô có giá trị. Thì hóa chất lại nói đến “hóa chất giá trị gia tăng”. Một vật liệu mới có thể làm được điều này đã được phát triển tại Đại học Công nghệ Vienna và gần đây đã được trình bày trên tạp chí Hóa học Truyền thông.
Nhóm nghiên cứu của Dominik Eder đã phát triển một loại vật liệu mới tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi CO2. Đây là MOCHA - đây là những hợp chất chalcogenolate cơ kim đóng vai trò là chất xúc tác. Kết quả của quá trình chuyển đổi điện hóa là khí tổng hợp, hay gọi tắt là khí tổng hợp, là nguyên liệu thô quan trọng cho ngành công nghiệp hóa chất.
CO2 trở thành khí tổng hợp
Khí tổng hợp là hỗn hợp của carbon monoxide (CO), hydro (H2) và các loại khí khác và được sử dụng làm nguyên liệu cho các chất khác. Một trong những lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất là sản xuất phân bón, trong đó amoniac được sản xuất từ khí tổng hợp. Tuy nhiên, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu như dầu diesel hoặc để sản xuất metanol, được sử dụng trong pin nhiên liệu. Do việc chiết xuất CO2 từ khí quyển khá tốn năng lượng nên việc chiết xuất CO2 từ các nhà máy công nghiệp là điều hợp lý. Do đó, từ đó nó có thể dùng làm nguyên liệu ban đầu cho các hóa chất khác nhau.
Tuy nhiên, các phương pháp trước đây đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao cũng như chất xúc tác đắt tiền. Do đó, các nhà nghiên cứu của Viên đã tìm kiếm các chất xúc tác mà nhờ đó khí tổng hợp cũng có thể được sản xuất ở nhiệt độ thấp và áp suất xung quanh. "MOCHA hoạt động khác với các chất xúc tác được sử dụng cho đến nay: Thay vì nhiệt, điện được cung cấp để kích hoạt chất xúc tác và bắt đầu quá trình chuyển đổi CO2 thành khí tổng hợp", Trưởng nhóm Dogukan Apaydin, người phụ trách các phương pháp chuyển đổi CO2 trong dự án, giải thích. nghiên cứu của nhóm nghiên cứu.
MOCHA là người giải quyết vấn đề
MOCHA tạo thành một loại vật liệu đã được phát triển gần 20 năm trước, nhưng vẫn chưa tìm thấy bất kỳ ứng dụng nào. Do đó, các vật liệu lai hữu cơ-vô cơ chỉ trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Các nhà nghiên cứu của TU đã nhận ra tiềm năng của MOCHA như chất xúc tác và lần đầu tiên thực hiện các thí nghiệm với chúng. Tuy nhiên, họ phải đối mặt với một số vấn đề: Các phương pháp tổng hợp trước đây chỉ tạo ra một lượng nhỏ sản phẩm và cần nhiều thời gian. "Sử dụng phương pháp tổng hợp của chúng tôi, chúng tôi có thể tăng đáng kể số lượng sản phẩm và rút ngắn thời gian từ 72 xuống còn năm giờ," Apaydin giải thích quy trình sản xuất mới cho MOCHA.
Các thử nghiệm đầu tiên cho thấy hiệu suất xúc tác của MOCHA trong quá trình sản xuất khí tổng hợp từ CO2 tương đương với hiệu suất của các chất xúc tác đã được thiết lập trước đó. Ngoài ra, chúng cần ít năng lượng hơn nhiều vì toàn bộ phản ứng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Ngoài ra, MOCHA đã được chứng minh là cực kỳ ổn định. Chúng có thể được sử dụng trong các dung môi khác nhau, ở các nhiệt độ khác nhau hoặc trong các điều kiện pH khác nhau và giữ nguyên hình dạng của chúng ngay cả sau khi xúc tác.
Tuy nhiên, có một số thông số mà nhóm xung quanh Dogukan Apaydin và nghiên cứu sinh tiến sĩ Hannah Rabl vẫn đang nghiên cứu. Việc sử dụng cùng một điện cực nhiều lần để cung cấp năng lượng dưới dạng dòng điện cho thấy hiệu suất giảm nhẹ. Cách kết nối giữa MOCHA và các điện cực có thể được cải thiện hơn nữa để ngăn chặn sự sụt giảm hiệu suất này hiện đang được nghiên cứu trong các thí nghiệm dài hạn. Dogukan Apaydin chỉ ra: “Chúng tôi vẫn đang ở giai đoạn đầu của quá trình ứng dụng. “Tôi thích so sánh điều này với các hệ thống năng lượng mặt trời, mà 30 năm trước sản xuất phức tạp và tốn kém hơn nhiều so với ngày nay. Tuy nhiên, với cơ sở hạ tầng phù hợp và ý chí chính trị, MOCHA cũng có thể được sử dụng rộng rãi trong tương lai để chuyển đổi CO2 thành khí tổng hợp và do đó góp phần bảo vệ khí hậu," Apaydin chắc chắn.
